DE102022100299A1

DE102022100299A1 - System zum aufwärmen einer traktionsbatterie eines stationären fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022100299A1
Application number: DE102022100299.3A
Authority: DE
Inventors: Rian Edman; Kelly Johnson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2022-07-07
Also published as: US20220216535A1; US11605845B2; CN114715116A

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor, eine elektrische Maschine, eine Traktionsbatterie und eine Steuerung. Die Steuerung dreht als Reaktion darauf, dass sich das Fahrzeug nicht bewegt, eine Temperatur der Traktionsbatterie geringer als ein erster Temperaturschwellenwert ist und ein Ladezustand der Traktionsbatterie größer als ein erster Ladezustandsschwellenwert ist, den Motor über die elektrische Maschine, die durch die Traktionsbatterie mit Leistung versorgt wird, während dem Motor kein Kraftstoff zugeführt wird.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug, das eine Traktionsbatterie aufweist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein elektrifiziertes Fahrzeug kann durch eine oder mehrere Hochspannungs-Lithium-Ionen-Traktionsbatterien mit Leistung versorgt werden. Aufgrund der Natur der Lithium-Ionen-Batterien kann die Leistungsperformance der Traktionsbatterie in kalten Umgebungen begrenzt sein.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor, eine elektrische Maschine, die an den Motor gekoppelt ist, eine Traktionsbatterie, die der elektrischen Maschine Leistung zuführt, und eine Steuerung. Die Steuerung dreht als Reaktion darauf, dass sich das Fahrzeug nicht bewegt, eine Temperatur der Traktionsbatterie geringer als ein erster Temperaturschwellenwert ist und ein Ladezustand (state of charge - SOC) der Traktionsbatterie größer als ein erster SOC-Schwellenwert ist, den Motor über die elektrische Maschine, die durch die Traktionsbatterie mit Leistung versorgt wird, während dem Motor kein Kraftstoff zugeführt wird.
Ein Verfahren beinhaltet, während eine Temperatur einer Traktionsbatterie geringer als ein erster Temperaturschwellenwert ist, Zuführen von Leistung von der Traktionsbatterie an eine elektrische Maschine, um einen Motor anzutreiben, der mechanisch mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, ohne dem Motor Kraftstoff zuzuführen.
Ein Antriebsstrangsystem beinhaltet eine Traktionsbatterie und eine Steuerung. Die Steuerung weist, während eine Temperatur der Traktionsbatterie geringer als ein erster Temperaturschwellenwert ist und ein Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie größer als ein erster SOC-Schwellenwert ist, die Traktionsbatterie an, Leistung an eine elektrische Maschine bereitzustellen, um einen Motor zu drehen, der damit mechanisch gekoppelt ist, während dem Motor kein Kraftstoff zugeführt wird.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm eines elektrifizierten Fahrzeugs, das Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten einschließlich einer elektrischen Maschine veranschaulicht.
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Batterieaufwärmstrategiesteuerungsprozesses.
3 ist ein Ablaufdiagramm eines Batterieladeprozesses.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Batterieentladeprozesses.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Betreiben einer Motorkraftstoffab schaltung/-reduzierung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend, sondern lediglich als repräsentative Grundlage auszulegen, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für konkrete Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 bildet ein elektrifiziertes Fahrzeug 112 ab, das als ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV), ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV), ein Mildhybridelektrofahrzeug (mild hybrid electric vehicle - MHEV) und/oder ein Vollhybridelektrofahrzeug (full hybrid electric vehicle - FHEV) bezeichnet werden kann. Ein Plugin-Hybridelektrofahrzeug 112 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können in der Lage sein, als Motor oder Generator betrieben zu werden. Des Weiteren ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Motor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 ist außerdem mechanisch an eine Antriebswelle 120 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 122 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 114 können Antriebs- und Bremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Motor 118 ein- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 114 können außerdem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können außerdem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie ermöglichen, dass der Motor 118 bei effizienteren Drehzahlen arbeitet, und ermöglichen, dass das Hybridelektrofahrzeug 112 im Elektromodus betrieben wird, wobei der Motor 118 unter bestimmten Bedingungen aus ist. Ein elektrifiziertes Fahrzeug 112 kann außerdem ein BEV sein. In einer BEV-Konfiguration ist der Motor 118 möglicherweise nicht vorhanden.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 124 speichert Energie, die durch die elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Der Fahrzeugbatteriepack 124 kann eine Hochspannungsgleichstrom-(direct current - DC-)Ausgabe bereitstellen. Die Traktionsbatterie 124 kann elektrisch an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 (wie etwa einen Traktionswechselrichter) gekoppelt sein. Das Leistungselektronikmodul 126 ist außerdem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Zum Beispiel kann die Traktionsbatterie 124 eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) betrieben werden können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die DC-Spannung in einen Dreiphasen-AC-Strom umwandeln, um die elektrischen Maschinen 114 zu betreiben. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist.
Das Fahrzeug 112 kann einen Wandler für variable Spannungen (variable-voltage converter - VVC) (nicht gezeigt) beinhalten, der elektrisch zwischen der Traktionsbatterie 124 und dem Leistungselektronikmodul 126 gekoppelt ist. Der VVC kann ein DC/DC-Aufwärtswandler sein, der dazu konfiguriert ist, die durch die Traktionsbatterie 124 bereitgestellte Spannung zu erhöhen oder hochzusetzen. Durch Erhöhen der Spannung können Stromanforderungen gesenkt werden, was zu einer Reduzierung der Verdrahtungsgröße für das Leistungselektronikmodul 126 und die elektrischen Maschinen 114 führt. Ferner können die elektrischen Maschinen 114 mit besserer Effizienz und geringeren Verlusten betrieben werden.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie zum Antrieb kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 124 in eine Niederspannungs-DC-Zufuhr umwandelt, die mit Niederspannungsverbrauchern 129 des Fahrzeugs kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 130 zu laden. Die Niederspannungssysteme können elektrisch an die Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 124 von einer externen Leistungsquelle 136 aus aufzuladen. Die externe Leistungsquelle 136 kann eine Verbindung zu einer Steckdose sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an ein Ladegerät oder ein Elektrofahrzeugversorgungsgerät (electric vehicle supply equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder ein Stromnetz sein, wie es durch ein Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das EVSE 138 kann Schaltungen und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 zu regeln und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 136 kann dem EVSE 138 elektrische DC- oder AC-Leistung bereitstellen. Das EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 142 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Der Ladeanschluss 142 kann eine beliebige Art von Anschluss sein, der dazu konfiguriert ist, Leistung von dem EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 142 kann elektrisch an ein Ladegerät oder ein bordeigenes Leistungsumwandlungsmodul 144 gekoppelt sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 144 kann den vom EVSE 138 zugeführten Strom konditionieren, um der Traktionsbatterie 124 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 144 kann mit der EVSE 138 eine Schnittstelle bilden, um die Lieferung von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 142 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen. Des Weiteren kann der Ladeanschluss 142 dazu konfiguriert sein, elektrische DC-Leistung von der Traktionsbatterie 124 durch das Leistungsumwandlungsmodul 144 hindurch auszugeben. Ein oder mehrere Schütze 146 können die Traktionsbatterie 124 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 124 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind.
Elektronische Module/Steuerungen im Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren (die nachstehend ausführlich beschrieben werden). Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kanälen zur Kommunikation beinhalten. Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal übertragen werden, während Steuersignale über einen Niedriggeschwindigkeitskanal übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die beim Übertragen von Signalen und Daten zwischen Modulen behilflich sind. Es können eine oder mehrere Systemsteuerungen 148 vorhanden sein, um verschiedene Vorgänge des Fahrzeugs 112 durchzuführen und zu koordinieren. Jede der Systemsteuerungen 148 kann mit einem oder mehreren Prozessoren und Softwareanwendungen bereitgestellt sein, die dazu konfiguriert sind, Vorgänge von verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 112 zu überwachen und zu steuern. Zum Beispiel können die Systemsteuerungen 148 ein Leistungssteuermodul (power control module - PCM) beinhalten, das dazu konfiguriert ist, den Antriebsstrang des Fahrzeugs 112 zu betreiben. Die Systemsteuerungen 148 können ferner ein Batterieelektroniksteuermodul (battery electronic control module - BECM) beinhalten, das dazu konfiguriert ist, verschiedene Vorgänge der Traktionsbatterie 124 zu überwachen und zu steuern. Alternativ kann das BECM mit der Traktionsbatterie 124 integriert und dazu konfiguriert sein, mit anderen Systemsteuerungen 148 über das Fahrzeugnetzwerk zu kommunizieren.
Die Performance der Traktionsbatterie 124 kann in kalten Umgebungen begrenzt sein. Die vorliegende Offenbarung schlägt ein System und ein Verfahren zum Aufwärmen der Traktionsbatterie 124 bei kalten Bedingungen vor. Genauer gesagt, schlägt die vorliegende Offenbarung ein System und ein Verfahren zum Aufwärmen der Traktionsbatterie 124, wenn das Fahrzeug stationär ist, vor. Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Ablaufdiagramm für einen Batterieaufwärmstrategieprozess 200 veranschaulicht. Während der Prozess 200 (sowie andere nachstehend beschriebene Prozesse) einzeln oder gemeinsam über eine oder mehrere Steuerungen des Fahrzeugs 112 durchgeführt werden können, erfolgt die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Systemsteuerung 148 als nicht einschränkendes Beispiel zum Zweck der Veranschaulichung. Unter weiterer Bezugnahme auf 1 verifiziert die Systemsteuerung 148, als Reaktion auf ein Erfassen eines Fahrzeugstartereignisses bei Vorgang 202 (z. B. ein Benutzer startet das Fahrzeug lokal oder aus der Ferne), bei Vorgang 204, ob sich das Fahrzeug im Parkgang befindet und die Batterietemperatur unter einem vordefinierten Schwellenwert (z. B. 0 Grad C) liegt. Wenn die Antwort ein Ja ist, geht der Prozess zu Vorgang 206 über und verifiziert die Systemsteuerung 148, ob der Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie 124 über einem SOC-Schwellenwert (z. B. 60 %) liegt, der ausreicht, um den Aufwärmprozess durchzuführen. Wenn die Antwort ein Nein ist, geht der Prozess zu Vorgang 208 über und startet den Batterieladeprozess. Zum Beispiel kann die Systemsteuerung 148 den Fahrzeugmotor 118 starten, der die elektrische Maschine 114 antreiben kann, um Elektrizität zu erzeugen. Zusätzlich kann ein Drehmomentaddierer während des Ladevorgangs an dem Motor 118 umgesetzt sein, um zusätzliches Drehmoment bereitzustellen, sodass die elektrische Maschine 114 die Elektrizität schneller erzeugen kann. Wenn die Antwort für Vorgang 206 ein Ja ist, was angibt, dass die Traktionsbatterie 124 einen ausreichenden SOC aufweist, geht der Prozess zu Vorgang 210 über, um den stationären Batterieaufwärmentladungsstrategieprozess durchzuführen. Zum Beispiel kann die Systemsteuerung 148 die Traktionsbatterie 124 entladen, um den elektrischen Verbraucher 146 mit Leistung zu versorgen und/oder die Drehung des Motors 118 über eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) mit Leistung zu versorgen. Details des Aufwärmprozesses werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Bei Vorgang 212 verifiziert die Systemsteuerung 148, ob der SOC der Traktionsbatterie 124 aufgrund der Entladung unter einen Kalibrierungsschwellenwert gefallen ist. Der Kalibrierungsschwellenwert (z. B. 40 %) kann vorzugsweise niedriger als der SOC-Schwellenwert (z. B. 60 %) sein, der bei Vorgang 206 verwendet wird, um einen Bereich zu definieren, innerhalb dessen der Aufwärmprozess durchgeführt werden kann. Alternativ kann der Kalibrierungsschwellenwert der gleiche sein wie der SOC-Schwellenwert, der zum Beispiel bei Vorgang 206 verwendet wird. Wenn die Antwort für Vorgang 212 ein Ja ist, geht der Prozess zu Vorgang 208 über, um die Batterie 124 zu laden. Andernfalls geht der Prozess zu Vorgang 214 über und die Systemsteuerung 148 verifiziert, ob sich die Batterietemperatur über einen Temperaturschwellenwert (z. B. 10 Grad C) hinaus erhöht hat oder das Fahrzeug aus dem Parkgang geschaltet hat. Hier kann sich der Temperaturschwellenwert von dem bei Vorgang 204 verwendeten Temperaturschwellenwert unterscheiden oder gleich sein, abhängig von den spezifischen Gestaltungsbedürfnissen. Wenn die Antwort für Vorgang 214 ein Nein ist, kehrt der Prozess zu Vorgang 204 zurück, um damit fortzufahren, den stationären Batterieaufwärmprozess durchzuführen. Andernfalls geht der Prozess zu Vorgang 216 über und die Systemsteuerung 148 verlässt den stationären Aufwärmstrategieprozess.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für einen Batterieladeprozess 300 veranschaulicht. Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 kann der in dieser Schrift beschriebene Batterieladeprozess auf den vorstehend erörterten Vorgang 208 angewendet werden. Bei Vorgang 302 bestimmt die Systemsteuerung 148 einen Drehmomentbedarf zum Erfüllen des Ladebedarfs durch die elektrische Maschine 114, der von verschiedenen Faktoren abhängen kann, wie etwa Batterietemperatur, gegenwärtiger SOC oder dergleichen. Bei Vorgang 304 bestimmt die Systemsteuerung 148, ob ein Antriebsdrehmomentbedarf gegenwärtig durch einen Fahrzeugbenutzer eingegeben wird. Der Antriebsdrehmomentbedarf kann ein zusätzlicher Drehmomentbedarf sein, der manuell durch den Benutzer über ein Gaspedal (nicht gezeigt) eingegeben wird, während das Fahrzeug 112 stationär ist. Zum Beispiel kann der Benutzer leicht auf das Gaspedal drücken, um die Motordrehzahl zu erhöhen, um den Motor schneller aufzuwärmen. Bei Vorgang 306 misst die Systemsteuerung 148 die von den Fahrzeugnebenverbrauchern 146, 129 angeforderte Leistung und wandelt den Verbrauch in einen zusätzlichen Drehmomentbedarf um. Die Systemsteuerung 148 bestimmt ferner die Motorverlustkompensation des Motors 118. Die Motorverlustkompensation kann unter Verwendung verschiedener Faktoren berechnet werden, einschließlich unter anderem Kühlmitteltemperatur, Öltemperatur, Ölviskosität oder dergleichen. Bei Vorgang 308 berechnet die Systemsteuerung 148 den Gesamtmotordrehmomentbedarf durch Aufsummieren des gesamten vorstehend bestimmten Drehmoments und wendet das Drehmoment auf den Motor 118 an. Ein Drehmomentaddierer kann auf den Motor 118 angewendet werden, um die Drehmomentabgabe zu verstärken, um alle Drehmomentbedarfe zu erfüllen. Bei Vorgang 310 verifiziert die Systemsteuerung 148, ob die Traktionsbatterie 124 den gewünschten SOC-Kalibrierungsschwellenwert erreicht hat. Wenn die Antwort ein Ja ist, geht der Prozess zu Vorgang 312 über, um in den Entlademodus zu schalten. Andernfalls kehrt der Prozess zu Vorgang 302 zurück, um damit fortzufahren, die Traktionsbatterie 124 zu laden.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für einen Batterieentladeprozess 400 veranschaulicht. Unter weiterer Bezugnahme auf die 1- 3 bestimmt die Systemsteuerung 148 bei Vorgang 402 eine Entladungsleistungsgrenze für die Traktionsbatterie 124. Die Entladungsleistungsgrenze kann von der Temperatur der Batterie 124 abhängig sein. Wenn sich die Batterie 124 aufwärmt, kann sich die Entladungsleistungsgrenze allmählich erhöhen. Die Entladungsleistungsgrenze kann durch die elektrische Maschine 114 in eine Drehmomentabgabefähigkeit umgewandelt werden. Bei Vorgang 404 bestimmt die Systemsteuerung 148 zum Beispiel, ob ein Fahrerdrehmomentbedarf über das Gaspedal vorhanden ist. Bei Vorgang 406 misst die Systemsteuerung 148 den Leistungsbedarf durch die Fahrzeugnebenverbraucher 146, 129 und bestimmt die Motorverlustkompensation für den Motor 118 ähnlich dem Prozess bei Vorgang 306. Wie nachstehend ausführlich diskutiert, kann die elektrische Maschine 114 ferner dazu konfiguriert sein, den Motor 118 anzutreiben, während dem Motor 118 kein Kraftstoff zugeführt wird. Der zusätzliche Drehmomentbedarf, um den Motor 118 anzutreiben, kann bei Vorgang 406 berechnet werden. Bei Vorgang 408 verifiziert die Systemsteuerung 148, ob die Batterieleistungsentladungsgrenze ausreicht, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, indem sie die Drehmomentabgabefähigkeit mit dem Gesamtdrehmomentbedarf vergleicht. Wenn die Batterieleistungsentladungsgrenze ausreicht, geht der Prozess zu Vorgang 412 über und betreibt die Systemsteuerung 148 den Motor 118 und die elektrische Maschine 114, um die Traktionsbatterie 114 zu entladen. Andernfalls, wenn die Batterieentladungsgrenze unzureichend ist, um alle der Drehmomentbedarfe zu erfüllen, geht der Prozess zu Vorgang 410 über und die Systemsteuerung 148 reduziert mindestens einen der Drehmomentbedarfe, um den Gesamtbedarf innerhalb der Entladungsdrehmomentgrenze zu halten. Als ein Beispiel kann die Systemsteuerung 148 den Motorantriebsdrehmomentbedarf reduzieren, indem Kraftstoff zugeführt und der Motor 118 vollständig mit Leistung versorgt wird. Alternativ berechnet die Systemsteuerung 148 ein Fehldrehmoment zwischen dem Drehmomentbedarf und dem verfügbaren Drehmoment und reduziert die Motorkraftstoffzufuhr entsprechend, sodass der Motor 118 teilweise durch die elektrische Maschine 114 betrieben wird. Zum Beispiel kann die Systemsteuerung 148 die Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Zylinder des Motors abschalten, während weiterhin Kraftstoff in die übrigen Zylinder eingespritzt wird, sodass die Motordrehung teilweise durch die elektrische Maschine 114 und teilweise durch die Kraftstoffeinspritzungen ermöglicht wird.
Das hierin beschriebene System kann ferner dazu konfiguriert sein, die Batterieentladungsleistung zu erhöhen, um den Aufwärmeffekt zu verbessern, indem es den Motor 118 unter Verwendung der elektrischen Maschine 114 antreibt, während die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet oder reduziert ist. In diesem Fall kann die Motordrehung der elektrischen Maschine 114 einen zusätzlichen Verbrauch bereitstellen. Die Systemsteuerung kann die elektrische Maschine 114 und den Motor 118 als Reaktion darauf, dass eine oder mehrere vordefinierte Bedingungen erfüllt sind, im Kraftstoffabschaltungs-/- reduzierungsmodus betreiben. Unter Bezugnahme auf 5 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Prozesses 500 zum Überwachen und Steuern der Motorkraftstoffabschaltung oder -reduzierung veranschaulicht. Bei Vorgang 502 verifiziert die Systemsteuerung 148, ob der stationäre Batterieaufwärmstrategiesteuerungsprozess aktiviert ist. Wenn die stationäre Batterieaufwärmstrategie nicht aktiviert ist (z. B. Vorgang 216 unter Bezugnahme auf 2), geht der Prozess zu Vorgang 514 über und die Systemsteuerung 148 führt dem Motor 118 Kraftstoff zu, um die Motordrehung aufrechtzuerhalten. Andernfalls, wenn die stationäre Batterieaufwärmstrategie aktiviert ist, geht der Prozess von Vorgang 502 zu Vorgang 504 über, und die Systemsteuerung 148 verifiziert, ob die Motorkühlmitteltemperatur über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Zum Beispiel kann heißes Kühlmittel zum Beheizen der Fahrzeugkabine benötigt werden, und das System kann daran gehindert werden, in den Kraftstoffabschaltungs-/-reduzierungsmodus einzutreten, bis die Kühlmitteltemperatur ausreicht, um eine wünschenswerte Kabinentemperatur bereitzustellen. Wenn die Antwort bei Vorgang 504 ein Nein ist, geht der Prozess zu Vorgang 514 über. Andernfalls geht der Prozess zu Vorgang 506 über und die Systemsteuerung 148 verifiziert, ob die Kaltstartemissionsminderungs-(cold start emission reduction - CSER-)Anforderung falsch ist. Eine aktive CSER-Anforderung kann verhindern, dass der Motor 118 im Kraftstoffabschaltungs-/-reduzierungsmodus betrieben wird, und daher geht der Prozess zu Vorgang 514 über, wenn dies der Fall ist.
Andernfalls geht der Prozess zu Vorgang 508 über und verifiziert die Systemsteuerung 148, ob die Batterieentladungsgrenze ausreicht, um den Motor 118 mit abgeschaltetem oder reduziertem Kraftstoff zu drehen. Die Drehmomentabgabefähigkeit der elektrischen Maschine 114 kann durch die Batterieentladungsleistung berechnet werden, wie vorstehend erörtert. Der Leistungsbedarf für den Kraftstoffabschaltungs-/-reduzierungsmodus des Motors kann unter Verwendung verschiedener Faktoren berechnet werden. Als ein Beispiel kann die Systemsteuerung 148 einen Motordrehmomentbedarf unter Verwendung einer oder mehrerer mechanischer Eigenschaften des Motors 118 berechnen. Die mechanischen Eigenschaften können als einige nicht-einschränkende Beispiele einen Motorreibungsparameter, einen Pumpverlustparameter, einen Front/Heck-Nebenverbraucherantriebsparameter oder eine erforderliche Getriebeantriebseingangsleistung oder dergleichen beinhalten. Wenn der Motordrehmomentbedarf berechnet ist, kann die Systemsteuerung 148 ferner das Nebenverbraucherdrehmoment bestimmen (z. B. Vorgang 306 unter Bezugnahme auf 3). Die Systemsteuerung 148 kann ferner ein Sicherheitsspannendrehmoment zusätzlich zu dem Motordrehmomentbedarf und dem Nebenverbraucherdrehmoment anwenden, um das Gesamtdrehmoment zu berechnen, das für den Kraftstoffabschaltungs-/-reduzierungsmodus erforderlich ist. Wenn die Antwort ein Nein ist, was angibt, dass die Batterieentladungsgrenze unzureichend ist, geht der Prozess zu Vorgang 514 über. Andernfalls geht der Prozess zu Vorgang 510 über, um zu verifizieren, ob ein Fahrerdrehmomentbedarf unter einem vordefinierten Drehmomentschwellenwert liegt. Wenn der Fahrerbedarf nicht unter dem Schwellenwert liegt, geht der Prozess zu Vorgang 514 über. Andernfalls, wenn alle Bedingungen von Vorgang 502 bis Vorgang 510 erfüllt sind, geht der Prozess zu Vorgang 512 über, um die Kraftstoffabschaltungs- oder -reduzierungsstrategie des Motors wie berechnet durchzuführen.
Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Vorrichtungen mit Festwertspeicher (read only memory - ROM), gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, Compact Discs (CDs), Vorrichtungen mit Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zudem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ dazu können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, verwirklicht sein.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche umfasst sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verbauung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. einschließen. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Motor; eine elektrische Maschine, die an den Motor gekoppelt ist, eine Traktionsbatterie, die dazu konfiguriert ist, der elektrischen Maschine Leistung zuzuführen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass sich das Fahrzeug nicht bewegt, eine Temperatur der Traktionsbatterie geringer als ein erster Temperaturschwellenwert ist und ein Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie größer als ein erster SOC-Schwellenwert ist, den Motor über die elektrische Maschine, die durch die Traktionsbatterie mit Leistung versorgt wird, zu drehen, während dem Motor kein Kraftstoff zugeführt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, ein verfügbares Drehmoment von der elektrischen Maschine unter Verwendung der Temperatur der Traktionsbatterie und einen Gesamtdrehmomentbedarf einschließlich eines Motordrehmomentbedarfs ohne Kraftstoff und eines Nebenverbraucherdrehmomentbedarfs zu berechnen, und als Reaktion darauf, dass das verfügbare Drehmoment unzureichend ist, um den Gesamtdrehmomentbedarf zu erfüllen, dem Motor Kraftstoff zuzuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass das verfügbare Drehmoment unzureichend ist, um den Gesamtdrehmomentbedarf zu erfüllen, den dem Motor zugeführten Kraftstoff zu reduzieren, sodass eine Motordrehung teilweise durch die elektrische Maschine und teilweise durch den zugeführten Kraftstoff ermöglicht wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass der SOC der Traktionsbatterie unter einen zweiten SOC-Schwellenwert fällt, der geringer als der erste SOC-Schwellenwert ist, dem Motor Kraftstoff zuzuführen, um die elektrische Maschine anzutreiben, die als Generator in Betrieb ist, um die Traktionsbatterie zu laden, und ein addiertes Drehmoment auf die elektrische Maschine anzuwenden, um eine erhöhte Ladeleistung bereitzustellen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Kühlmitteltemperatur des Motors geringer als ein Kühlmittelschwellenwert ist, zu verhindern, dass die Kraftstoffzufuhr zum Motor abgeschaltet wird.
Verfahren, umfassend: während eine Temperatur einer Traktionsbatterie geringer als ein erster Temperaturschwellenwert ist, Zuführen von Leistung von der Traktionsbatterie an eine elektrische Maschine, um einen Motor anzutreiben, der mechanisch mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, ohne dem Motor Kraftstoff zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend Berechnen eines verfügbaren Drehmoments von der elektrischen Maschine unter Verwendung der Temperatur der Traktionsbatterie und eines Gesamtdrehmomentbedarfs einschließlich eines Motordrehmomentbedarfs ohne Kraftstoff und eines Nebenverbraucherdrehmomentbedarfs, und während das verfügbare Drehmoment unzureichend ist, um den Gesamtdrehmomentbedarf zu erfüllen, Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend, während das verfügbare Drehmoment unzureichend ist, um den Gesamtdrehmomentbedarf zu erfüllen, Reduzieren des dem Motor zugeführten Kraftstoffs, sodass eine Motordrehung teilweise durch die elektrische Maschine und teilweise durch den zugeführten Kraftstoff ermöglicht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, während ein Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie geringer als ein SOC-Schwellenwert ist, Zuführen von Kraftstoff an den Motor, um die elektrische Maschine anzutreiben, um die Traktionsbatterie zu laden, und Anwenden eines addierten Drehmoments auf die elektrische Maschine, um eine erhöhte Ladeleistung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, während eine Kühlmitteltemperatur des Motors geringer als ein Kühlmittelschwellenwert ist, Verhindern, dass die Kraftstoffzufuhr zum Motor abgeschaltet wird.
Antriebsstrangsystem, umfassend: eine Traktionsbatterie; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, während eine Temperatur der Traktionsbatterie geringer als ein erster Temperaturschwellenwert ist und ein Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie größer als ein erster SOC-Schwellenwert ist, die Traktionsbatterie anzuweisen, Leistung an eine elektrische Maschine bereitzustellen, um einen Motor zu drehen, der damit mechanisch gekoppelt ist, während dem Motor kein Kraftstoff zugeführt wird.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, ein verfügbares Drehmoment von der elektrischen Maschine unter Verwendung der Temperatur der Traktionsbatterie und einen Gesamtdrehmomentbedarf einschließlich eines Motordrehmomentbedarfs ohne Kraftstoff und eines Nebenverbraucherdrehmomentbedarfs zu berechnen, und während das verfügbare Drehmoment unzureichend ist, um den Gesamtdrehmomentbedarf zu erfüllen, anzuweisen, dass dem Motor Kraftstoff zugeführt wird.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, während das verfügbare Drehmoment unzureichend ist, um den Gesamtdrehmomentbedarf zu erfüllen, eine Reduzierung des dem Motor zugeführten Kraftstoffs anzuweisen, sodass eine Motordrehung teilweise durch die elektrische Maschine und teilweise durch den zugeführten Kraftstoff ermöglicht wird.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, während ein SOC der Traktionsbatterie geringer als ein zweiter SOC-Schwellenwert ist, anzuweisen, dass dem Motor Kraftstoff zugeführt wird, um die elektrische Maschine anzutreiben, um die Traktionsbatterie zu laden, und anzuweisen, dass ein addiertes Drehmoment auf die elektrische Maschine angewandt wird, um eine erhöhte Ladeleistung bereitzustellen.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, während eine Kühlmitteltemperatur des Motors geringer als ein Kühlmittelschwellenwert ist, zu unterbinden, dass die Kraftstoffzufuhr zum Motor abgeschaltet wird.