DE102022103685A1 - Verfahren zur steuerung einer elektrischen leistung - Google Patents

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DE102022103685A1
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battery
heated catalyst
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Nicholas Dashwood Crisp
David Ramiro Garcia
David Cox
Matthew Mitchell
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Ford Global Technologies LLC
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Leistung eines Hybridfahrzeugs beschrieben. Eine Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente des Fahrzeugs wird bestimmt. Als Reaktion auf das Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente wird eine elektrische Last eines elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs eingestellt.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die vorliegende Offenbarung das Steuern einer elektrischen Last eines elektrisch beheizten Katalysators, um transiente elektrische Lasten anderer Fahrzeugkomponenten auszugleichen.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • In einem Hybridfahrzeug, wie etwa einem Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV) oder einem Mild-Hybridelektrofahrzeug (mild hybrid electric vehicle - mHEV), ist es wünschenswert, eine Reihe von Nebenverbraucherlasten zu unterstützen, z. B. einen 12-V-DC-DC-Wandler. In einigen Fällen kann der transiente Bedarf von einem Nebenverbraucher sehr groß sein (mehrere Kilowatt) und kann die transiente Leistungsfähigkeit einer Traktionsbatterie des Hybridfahrzeugs überschreiten. In diesem Fall könnten die Batterieleistungsgrenzen für eine transiente elektrische Nebenverbraucherlast überschritten werden, was zu einer Abschaltung eines Leistungssystems des Fahrzeugs, zusätzlicher Batteriealterung und/oder übermäßigen transienten Spannungslasten an einem Traktionsbus des Hybridfahrzeugs führen könnte, was zu einer Beschädigung einer Komponente oder einer partiellen Abschaltung führt. In einigen Fällen kann der Traktionsbus ein Hochspannungsbus (high voltage bus - HV-Bus) sein, wie etwa ein 350-V-Bus eines HEV oder ein 48-V-Bus eines mHEV.
  • Eine Lösung besteht darin, die elektrische Last eines Nebenverbrauchers entweder durch Gestaltung oder unter Verwendung dynamischer Steuerverfahren zu begrenzen, sodass es diesen nicht ermöglicht wird, Leistung auf dynamische Weise zu verbrauchen. Dies ist jedoch nicht immer praktisch, da einige Nebenverbraucher erforderlich sind, um andere Anforderungen, wie etwa eine Niederspannungsqualität (low voltage quality - LV-Qualität), z. B. eine 12-V-Qualität, zu erfüllen, und somit eine transiente Beschränkung nur bis zu einem gewissen Punkt berücksichtigen können. Darüber hinaus kann in einigen Anwendungsfällen eine Spannungswelligkeit an einem Traktionsbus die Funktionalität der Verbraucher beeinträchtigen oder hemmen, denen Leistung von dem Traktionsbus zugeführt wird, einschließlich unter anderem eines DC/DC-Wandlers, eines Wechselrichters, eines Verdichters, einer Pumpe und/oder eines Heizsystems.
  • Kurzdarstellung
  • Hierin sind Systeme und Verfahren zum Verbessern der Steuerung eines elektrischen Systems eines Hybridfahrzeugs bereitgestellt, z. B. durch Ausgleichen von transienten Leistungsereignissen unter Verwendung einer elektrischen Last eines elektrisch beheizten Katalysators.
  • Gemäß einigen Beispielen der hierin bereitgestellten Systeme und Verfahren wird eine Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente des Fahrzeugs bestimmt. In einigen Beispielen kann die Hilfskomponente eine Hilfskomponente mit Hochspannung (z. B. mit 48 V, 350 V oder einer beliebigen anderen geeigneten Spannung) sein. In einigen Beispielen kann die Hochspannungshilfskomponente eine Komponente einer Hochspannungsschaltung des Hybridfahrzeugs sein, wie etwa ein Klimakompressor, eine Servolenkungspumpe oder eine Komponente eines Heizsystems. In einigen Beispielen kann die Hochspannungshilfskomponente dazu konfiguriert sein, mit einer elektrischen AC-Zufuhr zu laufen, und kann daher langsam auf sich ändernde Bedingungen reagieren, was zu einem oder mehreren Spannungstransienten an einer HV-Schaltung führen kann. Als Reaktion auf das Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente wird eine elektrische Last eines Nebenverbrauchers, z. B. eines elektrisch beheizten Katalysators, des Fahrzeugs eingestellt, z. B. erhöht oder verringert. Zum Beispiel kann die elektrische Last des elektrischen Nebenverbrauchers eingestellt werden, um eine Leistung einer Hochspannungsschaltung des Fahrzeugs zu steuern, z. B. eine Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme einer Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung wird unter dem Begriff „Leistung“ eine Leistung verstanden, die von einer oder mehreren Komponenten einer Hochspannungsschaltung, z. B. einer Hochspannungsbatterie, zugeführt und/oder diesen zugeführt wird. Zum Beispiel kann eine Batterie eine positive Leistung aufweisen, wenn sie einer oder mehreren anderen Komponenten, wie etwa einem Traktionsmotor und/oder einer Hilfskomponente, elektrische Leistung zuführt. Eine Batterie kann eine negative Leistung aufweisen, wenn sie elektrische Leistung von einer oder mehreren anderen Komponenten, wie etwa einem Generator und/oder einer anderen Speicherkomponente für elektrische Leistung, aufnimmt. Die Definition von positiver und negativer elektrischer Leistung ist im Kontext der vorliegenden Offenbarung nützlich, wie aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren ersichtlich wird, wenn der Leistungsfluss zu und von einer Batterie beschrieben wird, insbesondere in Bezug auf die Leistung einer oder mehrerer anderer Komponenten, die mit der Batterie interagieren. Es versteht sich, dass die gleiche Konvention für einen Elektromotorgenerator gilt, z. B. ist die Leistung des Motorgenerators positiv, wenn der Motorgenerator als Elektromotor fungiert, z. B., wenn Leistung zu einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs geliefert wird, und ist die Leistung des Motorgenerators negativ, wenn der Motorgenerator als Generator fungiert, z. B., wenn Leistung zu einer Batterie eines Fahrzeugs geliefert wird.
  • In einigen Beispielen kann der elektrische Nebenverbraucher ein beliebiger geeignetes Nebenverbraucher eines Hybridfahrzeugs sein, das unter Verwendung eines linearen Steueralgorithmus gesteuert werden kann, z. B. derart, dass er eine schnelle Leistungsreaktion im Vergleich zu anderen elektrischen Nebenverbrauchern aufweist, die nichtlineare Steuerungsmethodiken verwenden.
  • In einigen Beispielen kann als Reaktion auf Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente eine Leistung eines Motorgenerators des Fahrzeugs eingestellt werden. In einigen Beispielen kann als Reaktion auf eine Änderung der Ausgabe des Motorgenerators des Fahrzeugs die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs weiter eingestellt werden.
  • In einigen Beispielen kann die Ausgabe des Motorgenerators des Fahrzeugs eingestellt werden, um eine Leistungsabgabe einer Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs zu steuern.
  • In einigen Beispielen kann die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators ferner auf eine Rate eingestellt werden, die einer Rate entspricht, auf welche die Ausgabe eines Motorgenerators eingestellt wird.
  • In einigen Beispielen umfasst das Bestimmen einer Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente Bestimmen eines Anstiegs der elektrischen Last der Hilfskomponente. In einigen Beispielen umfasst das Einstellen der elektrischen Last eines elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs Reduzieren der elektrischen Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs.
  • In einigen Beispielen umfasst das Bestimmen der Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente Bestimmen einer Abnahme der elektrischen Last der Hilfskomponente. In einigen Beispielen umfasst das Einstellen der elektrischen Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs Erhöhen der elektrischen Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs.
  • In einigen Beispielen wird die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs eingestellt, um eine Leistungsaufnahme in die Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs zu verringern, um eine Batterieladungsgrenze zu berücksichtigen. In einigen Beispielen wird die Leistungsaufnahme in die Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs auf eine Leistung verringert, die kleiner oder gleich einer Ladeleistungsgrenze ist.
  • In einigen Beispielen wird die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs eingestellt, um eine Leistungsabgabe der Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs zu verringern, um eine Batterieentladungsgrenze zu berücksichtigen. In einigen Beispielen wird die Leistungsabgabe der Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs auf eine Leistung verringert, die kleiner oder gleich einer Entladeleistungsgrenze ist.
  • In einigen Beispielen wird die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators unter Verwendung eines linearen Steueralgorithmus eingestellt, was zum Beispiel bedeutet, dass die Ausgabe des elektrisch beheizten Katalysators proportional zu ihrer angeforderten Eingabe ist. In einigen Beispielen wird der Verbindungszustand der HV-Batterie mit dem HV-Bus bestimmt, z. B. ein fehlerhafter Verbindungszustand mit offenen Schützen. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die HV-Batterie von dem HV-Bus getrennt ist, kann die elektrische Last eines Nebenverbrauchers, z. B. eines elektrisch beheizten Katalysators, des Fahrzeugs eingestellt werden. In einigen Beispielen ist es vorteilhaft, die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs einzustellen, um die Gesamtleistung eines Fahrzeugleistungsnetzes ins Gleichgewicht zu bringen, wenn die HV-Batterie von dem HV-Bus getrennt ist, da die HV-Batterie nicht in der Lage ist, in einem getrennten Zustand Spannungswelligkeit zu dämpfen.
  • Es versteht sich, dass andere Merkmale, Aspekte und Variationen der vorliegenden Offenbarung aus der Offenbarung der Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung ersichtlich werden. Zusätzlich versteht es sich ferner, dass zusätzliche oder alternative Beispiele für Verfahren und Systeme zum Steuern eines elektrischen Nebenverbrauchers innerhalb der durch die vorliegende Offenbarung dargelegten Grundsätze umgesetzt werden können.
  • Figurenliste
  • Die vorstehenden und andere Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen Folgendes gilt:
    • 1 veranschaulicht ein System zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
    • 2 veranschaulicht ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
    • 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
    • 4 zeigt verschiedene Graphen, welche die Reaktion auf eine Entfernung einer transienten Last gemäß einigen Beispielen der Offenbarung veranschaulichen.
    • 5 veranschaulicht ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
    • 6 zeigt verschiedene Graphen, welche die Reaktion auf eine Einführung einer transienten Last gemäß einigen Beispielen der Offenbarung veranschaulichen.
    • 7 zeigt ein beispielhaftes Hybridfahrzeug, das ein System zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug aufweist, gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
    • 8 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
  • Die Figuren in dieser Schrift stellen allein zu Veranschaulichungszwecken verschiedene Beispiele für die offenbarte Offenbarung dar. Es versteht sich, dass zusätzliche oder alternative Strukturen, Systeme und Verfahren innerhalb der durch die vorliegende Offenbarung dargelegten Grundsätze umgesetzt werden können.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, das ein System 100 zur Steuerung einer elektrischen Leistung (im Folgenden als Steuersystem bezeichnet) für ein Hybridfahrzeug darstellt. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist das Steuersystem 100 für ein mildes Hybridelektrofahrzeug (mHEV) vorgesehen, das einen Motor 102 aufweist, der an einen Motorgenerator, z. B. einen riemengetriebenen integrierten Anlasser (belt-integrated starter - BISG) 104, gekoppelt ist. Der BISG 104 ist elektrisch an Folgendes gekoppelt: eine Hochspannungsschaltung (high voltage circuit - HV-Schaltung), z. B. eine 48-V-, 350-V-Schaltung und/oder eine Schaltung einer beliebigen anderen geeigneten Spannung, die eine/n HV-Batterie/-Bus 106 umfasst, eine oder mehrere HV-Schaltungskomponenten, wie etwa einen DC-DC-Wandler 108 und/oder einen Wechselrichter, und einen elektrisch beheizten Katalysator (eCat) 110, der dazu konfiguriert ist, eine Reduzierung von Kohlenwasserstoff- und NOx-Emissionen in dem Abgas, das von dem Motor 102 zu dem Auspuff 112 strömt, zu unterstützen. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der DC-DC-Wandler 108 elektrisch an eine/n Niederspannungsbus/- batterie 114 (low voltage bus/battery - LV-Bus/Batterie), z.B. eine/n 12-V-Bus/Batterie, gekoppelt, der/die dazu konfiguriert ist, einem oder mehreren LV-Nebenverbrauchern des Fahrzeugs elektrische Leistung zuzuführen.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel umfasst das Steuersystem 100 eine Steuerung 116, z. B. ein Antriebsstrangsteuermodul (powertrain control modul - PCM), die in Betriebskommunikation mit jedem von dem Motor 102, dem BISG 104, der/dem HV-Batterie/-Bus 106, dem DC-DC-Wandler 108 und dem eCat 110 steht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf den in 1 gezeigten Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 eine beliebige geeignete Art von Steuerung sein, wie etwa eine eigenständige Steuerung oder eine beliebige andere geeignete Steuerung des Hybridfahrzeugs.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung mindestens teilweise in eine andere Steuerung des Fahrzeugs integriert sein, wie etwa eine Steuerung des DC-DC-Wandlers 108. Darüber hinaus kann die Steuerung 116 dazu konfiguriert sein, mit einer beliebigen oder mehreren der in 1 gezeigten Fahrzeugkomponenten und/oder beliebigen anderen geeigneten Komponenten des Fahrzeugs betriebsmäßig zu kommunizieren. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 eine eigenständige Steuerung sein, die dazu konfiguriert ist, mit mindestens einem HV-Nebenverbraucher, einem Elektromotorgenerator und einem eCat betriebsmäßig zu kommunizieren, um die elektrische Leistungsabgabe einer HV-Batterie zu steuern.
  • Während das in 1 gezeigte Beispiel beispielhaft die Verwendung des Steuersystems 100 für ein mHEV veranschaulicht, versteht es sich, dass das Steuersystem 100 in einer geeigneten Art von Hybridfahrzeug umgesetzt werden kann, wie etwa einem Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV), das ein oder mehrere HV-Schaltungskomponenten und einen eCat aufweist.
  • Das in 1 gezeigte System 100 ist dazu konfiguriert, die elektrische Leistungsabgabe einer HV-Batterie eines Hybridfahrzeugs derart zu steuern, dass die HV-Batterie so weit wie möglich innerhalb ihrer Betriebsleistungsgrenzen bleibt, z. B. innerhalb der Ladungs- und Entladungsgrenze. In einigen Szenarien kann die Einführung von (transienter) elektrischer Last an der HV-Schaltung bewirken, dass die elektrische Leistung der HV-Batterie auf einem Niveau außerhalb ihrer Betriebsleistungsgrenzen betrieben wird. Herkömmliche Systeme und Verfahren reagieren auf transiente elektrische Lasten, indem sie die Leistungsabgabe eines Motorgenerators des Hybridfahrzeugs einstellen, um die Leistung der HV-Batterie entweder zu erhöhen oder zu verringern, um zu versuchen, die Leistung der HV-Batterie in ihre Betriebsleistungsgrenzen zurückzubringen. Während der Motorgenerator jedoch in der Lage ist, auf einen elektrischen Leistungstransienten zu reagieren, können seine hohe Trägheit, hohe Induktivität und Kommunikationslatenzen eine verzögerte Reaktion beim Zurückbringen der Leistung der HV-Batterie in ihre Betriebsleistungsgrenzen bewirken.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Leistung bereit, die eine einem eCat zugeführte Leistung steuern, um Änderungen transienter Lasten von anderen Komponenten, wie etwa HV-Nebenverbrauchern, auszugleichen. Wenn zum Beispiel der eCat eine gewisse Menge an Leistung verbraucht, z. B. 1 kW, und ein anderer Nebenverbraucher seine Last erhöht, z. B. um 1 kW, wäre es möglich, die eCat-Last zu reduzieren, z. B. auf 0 W, um den kurzfristigen Anstieg aufgrund der transienten Last (eines „Einschalttransienten“) des anderen Nebenverbrauchers auszugleichen. In einigen Beispielen kann die dem eCat zugeführte Leistung auf eine Rate, welche die Leistungsfähigkeiten der HV-Batterie/des HV-Busses 106 berücksichtigt, und/oder, wenn der BISG 104 reagiert, eingestellt werden, um die transiente Last des anderen Nebenverbrauchers zu steuern.
  • Auf ähnliche Weise, wenn der eCat eine gewisse Menge an Leistung verbraucht, z. B. 1 kW, und ein anderer Nebenverbraucher seine Last verringert, z. B. um 1 kW, wäre es möglich, die eCat-Last zu erhöhen, um die kurzfristige Abnahme aufgrund der transienten Last (eines „Ausschalttransienten“) des anderen Nebenverbrauchers auszugleichen. Anders ausgedrückt, könnte der „Ausschalttransient“ (der innerhalb einer DCDC- oder Wechselrichterlast oftmals schwieriger zu bewältigen ist) kurzzeitig innerhalb des eCat absorbiert werden. Somit wird beim Ausschalten der nicht gesteuerten Last des anderen Nebenverbrauchers der eCat kurz eingeschaltet, um eine kontinuierliche Leistungsentnahme an der/dem HV-Batterie/-Bus 106 sicherzustellen. Anschließend kann der eCat 110 auf kontrollierte Weise heruntergefahren werden, wobei die dynamische Fähigkeit des Busses berücksichtigt wird.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen veranschaulichenden Prozess 200 zum Steuern einer elektrischen Leistung eines Hybridfahrzeugs gemäß einigen Beispielen der Offenbarung darstellt. Während sich das in 2 gezeigte Beispiel auf die Verwendung des Systems 100 wie in 1 gezeigt bezieht, versteht es sich, dass der in 2 gezeigte veranschaulichende Prozess und beliebige der anderen folgenden veranschaulichenden Prozesse an dem System 100 oder an einer beliebigen anderen entsprechend konfigurierten Systemarchitektur umgesetzt werden können.
  • Bei Schritt 202 wird eine Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente des Hybridfahrzeugs bestimmt, z. B. unter Verwendung einer Steuerschaltung der Steuerung 116. Zum Beispiel kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, eine Änderung einer elektrischen Last eines oder mehrerer HV-Nebenverbraucher des Hybridfahrzeugs zu bestimmen. In einigen Beispielen kann die Änderung der elektrischen Last eines oder mehrerer HV-Nebenverbraucher eine transiente Last sein, wie etwa ein Einschalttransient oder ein Ausschalttransient eines oder mehrerer HV-Nebenverbraucher. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung wird unter dem Begriff HV-Nebenverbraucher ein beliebiger Nebenverbraucher verstanden, der dazu konfiguriert ist, einem/einer HV-Bus/-Batterie 106 des Hybridfahrzeugs, wie etwa einem DC-DC-Wandler 108, einem Wechselrichter und/oder einer beliebigen anderen HV-Schaltungskomponente, Leistung zuzuführen oder von diesem/dieser Leistung zu beziehen. In einigen Beispielen können der/die HV-Bus/-Batterie und die eine oder mehreren HV-Schaltungskomponenten dazu konfiguriert sein, unter Verwendung von 48 V zu arbeiten, obwohl eine beliebige andere geeignete Spannung verwendet werden kann, z. B. abhängig von der Konfiguration des Hybridfahrzeugs.
  • Bei Schritt 204 als Reaktion auf das Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente wird eine elektrische Last eines eCat des Fahrzeugs bestimmt, z. B. unter Verwendung der Steuerschaltung der Steuerung 116. Zum Beispiel kann die elektrische Last des eCat vorübergehend erhöht oder verringert werden, um eine transiente Last von einem oder mehreren HV-Nebenverbrauchern auszugleichen, um sicherzustellen, dass die elektrische Gesamtlast an dem/der HV-Bus/-Batterie 106 so weit wie möglich an den Betriebsgrenzen des/der HV-Busses/-Batterie 106 bleibt. Zum Beispiel können kürzere Betriebszeiträume außerhalb des tolerierten Leistungsfensters der HV-Batterie bewirken, dass das Risiko einer Unterbrechung der HV-Batterieleistung minimiert wird. Zum Beispiel können eine oder mehrere Komponenten einer HV-Schaltung, wie etwa eine HV-Batterie, ein HV-Bus und/oder andere HV-Komponenten, eine Spannungsgrenze, z. B. eine maximale Spannung, aufweisen, über der sie nicht mehr funktionieren und/oder einen Fehler ausgeben. Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Komponenten einer HV-Schaltung eine Spannungsschwankungsgrenze aufweisen, z. B. eine Grenze für die Spannungsänderung (oder Änderungsrate), über der sie nicht mehr funktionieren und/oder einen Fehler ausgeben. Somit kann die elektrische Last des eCat erhöht oder verringert werden, um sicherzustellen, dass die elektrische Gesamtlast an einer HV-Schaltung innerhalb einer Spannungsgrenze und/oder innerhalb einer Spannungsschwankungsgrenze bleibt.
  • In einigen Beispielen kann ein reduziertes Zyklisieren der HV-Batterie die Batteriealterung reduzieren, was es einer kleineren Batterie mit weniger Kapazität ermöglichen kann, Anforderungen an die Fahrzeuglebensdauer nachzukommen. Folglich könnte dies die Gesamtkosten reduzieren und das Verpacken verbessern. Die Minimierung der Dauer jeglicher Abweichungen der HV-Batterieleistung außerhalb des Leistungsbegrenzungsfensters kann die HV-Leistungsnetzspannung innerhalb des Bereichs halten. Das Halten der HV-Leistungsnetzspannung innerhalb des Bereichs kann die korrekte Leistung der elektrischen Verbraucher des Leistungsnetzes, z. B. eines DC-DC-Wandlers 108, sicherstellen. Zusätzlich oder alternativ ist es unter Umständen nicht erforderlich, die Leistung des HV-Nebenverbrauchers abzugeben, um die HV-Batterie vor Transienten zu schützen, wodurch ermöglicht wird, dass die Leistung des HV-Nebenverbrauchers auf ihrem maximalen Betriebsniveau gehalten wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Verwendung der hierin offenbarten Leistungsverwaltungsstrategien verwendet werden, um die Buswelligkeitsverwaltung zu unterstützen, insbesondere in Anwendungsfällen, in denen eine Batterie (und ihre Kapazität) nicht mehr mit dem System verbunden ist, z. B. aufgrund von Batterieschutzstrategien. Zusätzlich oder alternativ kann in dem Fall, dass die Spannungswelligkeit zu groß wird, der eCat 110 auf ähnliche Weise verwendet werden, um Leistung von dem HV-Bus zu verbrauchen, um zu versuchen, die Spannungswelligkeit zu verwalten.
  • Die Handlungen oder Beschreibungen aus 2 können mit einem beliebigen anderen Beispiel dieser Offenbarung verwendet werden, z. B. dem nachstehend in Bezug auf 3 bis 6 beschriebenen Beispiel. Zusätzlich können die in Bezug auf 2 beschriebenen Handlungen und Beschreibungen in einer beliebigen geeigneten alternativen Reihenfolge oder parallel zu den Zwecken dieser Offenbarung durchgeführt werden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen veranschaulichenden Prozess 300 zum Steuern einer elektrischen Leistung eines Hybridfahrzeugs gemäß einigen Beispielen der Offenbarung darstellt. 4 zeigt verschiedene Graphen, welche die Reaktion auf eine Entfernung einer transienter Last veranschaulichen. Insbesondere zeigt 4 die Reaktion eines herkömmlichen Systems auf eine Entfernung einer transienten Last (siehe Graph 402a, 404a, 406a und 408a) und die Reaktion eines Systems auf eine Entfernung einer transienten Last gemäß einigen Beispielen der Offenbarung (siehe Graph 402b, 404b, 406b und 408b). Während sich das in 3 und 4 gezeigte Beispiel auf die Verwendung des Systems 100 wie in 1 gezeigt bezieht, versteht es sich, dass der veranschaulichende Prozess und die veranschaulichende Reaktion, die jeweils in 3 und 4 gezeigt sind, an dem System 100 oder auf einer beliebigen anderen entsprechend konfigurierten Systemarchitektur umgesetzt werden können. Zur Vermeidung von Zweifeln wird in den nachstehenden Beispielen unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigten Graphen ein positiver Batterieleistungswert als eine Leistung verstanden, die von der Batterie zugeführt wird, z. B. zu Traktionszwecken, und wird ein negativer Batterieleistungswert als eine Leistung verstanden, die der Batterie zugeführt wird, z. B. zu regenerativen Zwecken. Auf ähnliche Weise wird unter einer negativen Leistungsabgabe von einem Motorgenerator eine elektrische Leistung verstanden, die von dem Motorgenerator zugeführt wird, z. B. zu regenerativen Zwecken.
  • Graph 402a, 404a, 406a und 408a veranschaulichen die Reaktion eines Systems zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug unter Verwendung herkömmlicher Methodik. Zum Beispiel veranschaulicht Graph 402b einen Abfall der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung von ungefähr 4,5 kW auf 0,5 kW, beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1 Sekunde, der in diesem Fall den Ausschalttransienten definiert.
  • Graph 408a zeigt die Leistung der HV-Batterie als Reaktion auf die Abnahme der elektrischen Last des HV-Nebenverbrauchers. Zum Beispiel fällt die Leistung der HV-Batterie von 0 kW auf -4 kW, beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1 Sekunde. In diesem Fall fällt die Leistung der HV-Batterie im Anschluss an einen Abfall der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung auf einen Wert außerhalb eines Schwellenwertes der Ladeleistungsgrenze der HV-Batterie.
  • Graph 406a zeigt einen Elektromotorgenerator, der auf den Leistungsausschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers reagiert, indem er die elektrische Leistungsabgabe an die HV-Batterie verringert, um den Abfall der HV-Nebenverbraucherleistung auszugleichen, der in 402a gezeigt ist. Der Motorgenerator weist jedoch typischerweise eine hohe Trägheit, eine hohe Induktivität und eine Kommunikationslatenz auf, die bewirken, dass die Reaktion auf den Leistungsausschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers verzögert wird. Zum Beispiel zeigt Graph 406a einen Anstieg der Leistungsabgabe des Motorgenerators von ungefähr -4,5 kW auf -0,5 kW, beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden.
  • Als Reaktion darauf, dass der Motorgenerator seine elektrische Leistungsabgabe verringert, steigt die Gesamtleistung der HV-Batterie an (z. B. nimmt die Leistungsaufnahme ab). Zum Beispiel steigt unter erneuter Bezugnahme auf Graph 408a die Leistung der HV-Batterie von - 4 kW auf 0 kW an, beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden. In diesem Fall steigt die Leistung der HV-Batterie im Anschluss an die Reaktion des Elektromotorgenerators auf einen Wert innerhalb einer Ladeleistungsgrenze der HV-Batterie an. Es ist jedoch gezeigt, dass die HV-Batterie ihre Ladeleistungsgrenze für einen Zeitraum von ungefähr 1,5 Sekunden überschritten hat. Ein derartiges Zyklisieren der HV-Batterie, das durch Leistungstransienten bewirkt wird, kann zu einer vorzeitigen Abnutzung der HV-Batterie führen, was zu einer Unterbrechung der Batterieleistung und einer nachfolgenden Unterbrechung des Betriebs des HV-Systems führen kann. Wichtig ist, dass Graph 404b keine Reaktion von dem eCat aufgrund eines Abfalls der HV-Nebenverbraucherleistung zeigt und der eCat während des transienten Lastereignisses deaktiviert bleibt.
  • Graph 402b, 404b, 406b und 408b veranschaulichen die Reaktion des Systems 100, das den Prozess 300 umsetzt.
  • Bei Schritt 302 ist die Steuerung 116 dazu konfiguriert, eine Abnahme einer elektrischen Last eines HV-Nebenverbrauchers, z. B. eines DC-DC-Wandlers 108, eines Hybridfahrzeugs zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 bestimmen, dass die elektrische Last des DC-DC-Wandlers 108 gefallen ist. Graph 402a veranschaulicht einen Abfall der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung von ungefähr 4,5 kW auf 0,5 kW, beginnend bei Zeitpunkt t = 1 Sekunde und endend bei Zeitpunkt t = 1,1 Sekunden.
  • Bei Schritt 304 bewirkt die Steuerung 116 einen Anstieg einer elektrischen Last des eCat 110. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 als Reaktion auf das Bestimmen des Abfalls der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung einen proportionale Anstieg der Last des eCat 110 bewirken. In dem in Graph 404b gezeigten Beispiel wird die dem eCat zugeführte Leistung von 0 kW auf 4 kW erhöht, beginnend bei Zeitpunkt t = 1,1 Sekunden und endend bei Zeitpunkt t = 1,15 Sekunden, bei dem die Leistung des HV-Nebenverbrauchers aufhört zu fallen und sich bei ungefähr 0,5 kW stabilisiert. In einem alternativen Beispiel kann die Reaktion des eCat 110 jedoch auftreten, sobald der Abfall der HV-Nebenverbraucherleistung erfasst wird, und kann weiterhin eingestellt werden, wenn die HV-Nebenverbraucherleistung weiterhin variiert. In einigen Beispielen wird die Leistung des eCat auf lineare Weise gesteuert. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 eine Anforderung für eine gewisse Leistungsabgabe des eCat 110 ausgeben, und wenn eine lineare Steuerfunktion umgesetzt ist, kann die Reaktionszeit für den eCat zum Erreichen der angeforderten Leistungsabgabe sehr kurz sein. Wenn herkömmliche Steuerverfahren verwendet werden, wie etwa Impulsbreitenmodulationssteuerung (pulse width modulation control - PWM-Steuerung), kann die tatsächliche Leistungsabgabe des eCat 110 auf eine Weise gesteuert werden, die es dem eCat 110 nicht ermöglicht, eine Reaktion zu liefern, die bewirkt, dass die HV-Batterieleistung wie gewünscht erhöht wird.
  • Unter Bezugnahme auf Graph 408b reagiert die HV-Batterieleistung anfangs auf die gleiche Weise wie vorstehend für Graph 408a beschrieben, z. B. liegt eine anfängliche Abnahme der HV-Batterieleistung von 0 kW auf -4 kW vor (z. B. steigt die Leistungsaufnahme in die HV-Batterie an). Der Anstieg der elektrischen Last des eCat 110 bewirkt jedoch, dass die Leistung der HV-Batterie schnell auf eine Leistung innerhalb der Ladeleistungsgrenze der HV-Batterie des Fahrzeugs ansteigt. Zum Beispiel fällt die Leistung der HV-Batterie zwischen dem Zeitpunkt t = 1 Sekunde und t = 1,1 Sekunden von 0 kW auf -4 kW (z. B. steigt die Leistungsaufnahme in die Batterie an), steigt jedoch zwischen dem Zeitpunkt t = 1,1 Sekunden und t = 1,15 Sekunden schnell wieder auf 0 kW an (z. B. nimmt die Leistungsaufnahme in die Batterie ab). Auf diese Weise wird die Dauer der Abweichung der HV-Batterieleistung außerhalb der Ladeleistungsgrenze als Ergebnis des schnellen Beitrags des eCat zu der Leistungsbilanz des HV-Busses minimiert.
  • Bei Schritt 306 veranlasst die Steuerung 116 den BISG 104 dazu, auf den Leistungsausschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers zu reagieren, der in Graph 402b gezeigt ist, indem er die elektrische Leistungsabgabe an die Batterie verringert, um den Abfall der HV-Nebenverbraucherleistung auszugleichen. Wie vorstehend erörtert, weist der Motorgenerator jedoch typischerweise eine hohe Trägheit, eine hohe Induktivität und eine Kommunikationslatenz auf, die bewirken, dass die Reaktion auf den Leistungsausschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers verzögert wird. Zum Beispiel zeigt Graph 406b einen Anstieg der Leistung des BISG 104 von ungefähr -4,5 kW auf -0,5 kW (z. B. nimmt die Leistungsabgabe an die Batterie ab), beginnend bei Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden und endend bei Zeitpunkt t = 1,6 Sekunden. Jedoch ändert sich in diesem Fall und anders als die Reaktion des herkömmlichen Systems, das in 408a gezeigt ist, die Gesamtleistung der HV-Batterie 106 nicht als ein direktes Ergebnis des Anstiegs der Leistung des BISG 104.
  • Bei Schritt 308 bewirkt die Steuerung 116 als Reaktion auf den Anstieg der Leistung des BISG 104 eine Abnahme einer elektrischen Last des eCat 110. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 als Reaktion auf das Bestimmen des Anstiegs der Leistung des BISG 104 eine proportionale Abnahme der Last des eCat 110 auf eine Rate bewirken, die einer Rate entspricht, auf welche die Ausgabe des BISG 104 erhöht wird. In dem in Graph 404b gezeigten Beispiel wird die dem eCat zugeführte Leistung von 4 kW auf 0 kW verringert, beginnend bei Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden und endend bei Zeitpunkt t = 1,6 Sekunden, bei dem die Leistung des BISG 104 aufhört anzusteigen und sich bei ungefähr -0,5 kW stabilisiert. Auf diese Weise wird der eCat 110 gesteuert, um die erhöhte Leistung des BISG 104 auszugleichen, was zu einer stabilen Ausgabe von der HV-Batterie innerhalb ihrer Betriebsgrenzen führt. Wichtig ist, dass die Steuerung des eCat 110 auf diese Weise ermöglicht, dass die Gesamtleistung der HV-Batterie innerhalb von Betriebsgrenzen gehalten wird, während das System 100 darauf wartet, dass der BISG 104 reagiert. Anders ausgedrückt, wird die Leistung des eCat 110 in die Leistungsbilanz der HV-Batterie eingeführt, um die Dauer von Abweichungen der HV-Batterieleistung außerhalb des tolerierten Leistungsfensters zu minimieren.
  • Die Handlungen oder Beschreibungen aus 3 und 4 können mit einem beliebigen anderen Beispiel dieser Offenbarung verwendet werden, z. B. dem nachstehend in Bezug auf 5 und 6 beschriebenen Beispiel. Zusätzlich können die in Bezug auf 3 beschriebenen Handlungen und Beschreibungen in einer beliebigen geeigneten alternativen Reihenfolge oder parallel zu den Zwecken dieser Offenbarung durchgeführt werden.
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen veranschaulichenden Prozess 500 zum Steuern einer elektrischen Leistung eines Hybridfahrzeugs gemäß einigen Beispielen der Offenbarung darstellt. 6 zeigt verschiedene Graphen, welche die Reaktion auf eine Einführung einer transienten Last veranschaulichen. Insbesondere zeigt 6 zeigt die Reaktion eines herkömmlichen Systems auf eine Einführung einer transienten Last (siehe Graph 602a, 604a, 606a und 608a) und die Reaktion auf eine Einführung einer transienten Last gemäß einigen Beispielen der Offenbarung (siehe Graph 602b, 604b, 606b und 608b). Während sich das in 5 und 6 gezeigte Beispiel auf die Verwendung des Systems 100 wie in 1 gezeigt bezieht, versteht es sich, dass der veranschaulichende Prozess und die veranschaulichende Reaktion, die jeweils in 5 und 6 gezeigt sind, an dem System 100 oder an einer beliebigen anderen entsprechend konfigurierten Systemarchitektur umgesetzt werden können. Zur Vermeidung von Zweifeln wird in den nachstehenden Beispielen unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigten Graphen ein positiver Batterieleistungswert als eine Leistung verstanden, die von der Batterie zugeführt wird, z. B. zu Traktionszwecken, und wird ein negativer Batterieleistungswert als eine Leistung verstanden, die der Batterie zugeführt wird, z. B. zu regenerativen Zwecken. Auf ähnliche Weise wird unter einer negativen Leistungsabgabe von einem Motorgenerator eine elektrische Leistung verstanden, die von dem Motorgenerator zugeführt wird, z. B. zu regenerativen Zwecken.
  • Graph 602a, 604a, 606a und 608a veranschaulichen die Reaktion eines Systems zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug unter Verwendung herkömmlicher Methodik. Zum Beispiel veranschaulicht Graph 602b einen Anstieg der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung von ungefähr 0,5 kW auf 5 kW, beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1 Sekunde, der in diesem Fall den Einschalttransienten definiert.
  • Graph 608a zeigt die Leistung der HV-Batterie als Reaktion auf den Anstieg der elektrischen Last des HV-Nebenverbrauchers. Zum Beispiel steigt die Leistung der HV-Batterie von 0 kW auf 4,5 kW an (z. B. steigt die Leistungsabgabe von der Batterie an), beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1 Sekunde, was auf den Anstieg der Leistung der HV-Nebenverbraucherlast zurückzuführen ist. In diesem Fall steigt die Leistung der HV-Batterie im Anschluss an den Anstieg der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung auf einen Wert außerhalb einer Entladeleistungsgrenze der HV-Batterie.
  • Graph 606a zeigt die Leistung eines Elektromotorgenerators, der auf den Leistungseinschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers reagiert, indem er seine Ladeleistung erhöht, um den Anstieg der HV-Nebenverbraucherleistung auszugleichen, der in 602a gezeigt ist. Der Motorgenerator weist jedoch typischerweise eine hohe Trägheit, eine hohe Induktivität und eine Kommunikationslatenz auf, die bewirken, dass die Reaktion auf den Leistungseinschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers verzögert wird. Zum Beispiel zeigt Graph 606a eine Abnahme der Leistung (z. B. einen Anstieg der Leistungsabgabe an die Batterie) des Motorgenerators von ungefähr -2,5 kW auf -7 kW, beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden.
  • Als Reaktion darauf, dass der Motorgenerator seine elektrische Leistung verringert, nimmt die HV-Batterieleistung ab. Zum Beispiel nimmt unter erneuter Bezugnahme auf Graph 608a die Leistung der HV-Batterie von -4,5 kW auf 0 kW ab, beginnend bei dem Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden. In diesem Fall nimmt die Leistung der HV-Batterie im Anschluss an die Reaktion des Elektromotorgenerators auf einen Wert unter einer Entladeleistungsgrenze der HV-Batterie ab. Es ist jedoch gezeigt, dass die HV-Batterie ihre Ladeleistungsgrenze für einen Zeitraum von ungefähr 1,5 Sekunden überschritten hat. Ein derartiges Zyklisieren der HV-Batterie, das durch Leistungstransienten bewirkt wird, kann zu einer vorzeitigen Abnutzung der HV-Batterie und/oder zu einer Unterbrechung der HV-Batterieleistung führen. Wichtig ist, dass Graph 604b keine Reaktion von dem eCat aufgrund eines Abfalls der HV-Nebenverbraucherleistung zeigt und der eCat während des transienten Lastereignisses seine Leistungsabgabe von 2 kW beibehält.
  • Graph 602b, 604b, 606b und 608b veranschaulichen die Reaktion des Systems 100, das den Prozess 500 umsetzt.
  • Bei Schritt 502 ist die Steuerung 116 dazu konfiguriert, einen Anstieg einer elektrischen Last einer HV-Schaltungskomponente, z. B. eines DC-DC-Wandlers 108, eines Hybridfahrzeugs zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 bestimmen, dass die elektrische Last des DC-DC-Wandlers 108 angestiegen ist. Graph 602a veranschaulicht einen Anstieg der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung von ungefähr 0,5 kW auf 5 kW, beginnend bei Zeitpunkt t = 1 Sekunde und endend bei Zeitpunkt t = 1,1 Sekunden.
  • Bei Schritt 504 bewirkt die Steuerung 116 eine Abnahme einer elektrischen Last des eCat 110, z. B. von einer aktuellen elektrischen Betriebslast des eCat. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 als Reaktion auf das Bestimmen des Anstiegs der dem HV-Nebenverbraucher zugeführten Leistung eine proportionale Abnahme der Last des eCat 110 bewirken. In dem in Graph 604b gezeigten Beispiel wird die von dem eCat verbrauchte Leistung, z. B. als Ergebnis eines oder mehrerer Betriebsparameter des Hybridfahrzeugs, und die dem eCat zugeführte Leistung von 2 kW auf 0 kW verringert, beginnend bei Zeitpunkt t = 1,1 Sekunden und endend bei Zeitpunkt t = 1,15 Sekunden, bei dem die HV-Nebenverbraucherleistung aufhört anzusteigen und sich bei ungefähr 5 kW stabilisiert. In einem alternativen Beispiel kann die Reaktion des eCat 110 jedoch auftreten, sobald der Anstieg der HV-Nebenverbraucherleistung erfasst wird, und kann weiterhin eingestellt werden, wenn die HV-Nebenverbraucherleistung weiterhin variiert. In einigen Beispielen wird die Leistungsabgabe des eCat auf lineare Weise gesteuert. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 eine Anforderung für eine gewisse Leistungsabgabe des eCat 110 ausgeben, und wenn eine lineare Steuerfunktion umgesetzt ist, kann die Reaktionszeit für den eCat zum Erreichen der angeforderten Leistungsabgabe sehr kurz sein. Wenn herkömmliche Steuerverfahren verwendet werden, wie etwa Impulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung), kann die tatsächliche Leistungsabgabe des eCat 110 auf eine Weise gesteuert werden, die es dem eCat 110 nicht ermöglicht, eine Reaktion zu liefern, die bewirkt, dass die HV-Batterieleistung auf die gewünschte Weise verringert wird.
  • Unter Bezugnahme auf Graph 608b reagiert die HV-Batterieleistung anfangs auf die gleiche Weise wie vorstehend für Graph 608a beschrieben, z. B. liegt ein anfänglicher Anstieg der HV-Batterieleistung von 0 kW auf 4,5 kW vor. Die Abnahme der elektrischen Last des eCat 110 bewirkt jedoch, dass die Leistung der HV-Batterie schnell auf eine Leistung gleich der Entladeleistungsgrenze der HV-Batterie des Fahrzeugs abnimmt. Zum Beispiel steigt die Leistung der HV-Batterie zwischen dem Zeitpunkt t = 1 Sekunde und t = 1,1 Sekunden von 0 kW auf 4,5 kW an, fällt jedoch zwischen dem Zeitpunkt t = 1,1 Sekunden und t = 1,15 Sekunden schnell auf 2,5 kW. Auf diese Weise wird die Dauer der Abweichung der HV-Batterieleistung außerhalb der Entladeleistungsgrenze als Ergebnis des schnellen negativen Beitrags des eCat zu der Leistungsbilanz des HV-Busses minimiert. In einigen Beispielen kann der Betrag, um den die Leistung des eCat 110 verringert wird, auf dem Betrag basieren, um den die HV-Batterieleistung außerhalb der Entladeleistungsgrenze liegt. Wenn zum Beispiel die Leistungsgrenze der HV-Batterie 1 kW über der Entladeleistungsgrenze liegt, kann die Leistung des eCat 110 um einen entsprechenden Wert reduziert werden. Unter Verwendung des in Graph 604b gezeigten Beispiels würde dies bewirken, dass die Leistung des eCat 110 von 2 kW auf 1 kW reduziert wird. Auf diese Weise wird die Funktionalität des eCat 110 nur um den kleinstmöglichen Betrag reduziert, um die Leistung der HV-Batterie in die Betriebsgrenzen zu bringen. Somit stellt die vorliegende Offenbarung ein verbessertes Verfahren zum Verwalten der Leistung der und der HV-Batterie bereit, während mindestens eine gewisse Funktionalität des eCat 110 beibehalten wird. Eine derartige Steuerstrategie ist gleichermaßen auf den vorstehend beschriebenen Prozess 300 anwendbar.
  • Bei Schritt 506 veranlasst die Steuerung 116 den BISG 104 dazu, auf den Leistungseinschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers zu reagieren, der in Graph 602b gezeigt ist, indem er die elektrische Leistung verringert (z. B. die Leistungsabgabe an die Batterie erhöht), um den Anstieg der HV-Nebenverbraucherleistung auszugleichen. Wie vorstehend erörtert, kann der BISG 104 jedoch typischerweise eine hohe Trägheit, eine hohe Induktivität und eine Kommunikationslatenz aufweisen, die bewirken, dass die Reaktion auf den Leistungseinschalttransienten des HV-Nebenverbrauchers verzögert wird. Zum Beispiel zeigt Graph 606b eine Abnahme der Leistung (z. B. einen Anstieg der Leistungsabgabe der Batterie) des BISG 104 von ungefähr -2,5 kW auf -7 kW, beginnend bei Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden und endend bei Zeitpunkt t = 1,6 Sekunden. In diesem Fall und anders als bei dem in 408b gezeigten Beispiel, nimmt die Leistung der HV-Batterie 106 jedoch weiter von 2,5 kW auf 0 kW ab, beginnend bei Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden und endend bei Zeitpunkt t = 1,6.
  • Bei Schritt 508 bewirkt die Steuerung 116 als Reaktion auf den Anstieg der Ladeleistung des BISG 104 einen Anstieg der elektrischen Last des eCat 110. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 als Reaktion auf das Bestimmen der Abnahme der Leistung des BISG 104 einen proportionalen Anstieg der Last des eCat 110 auf eine Rate bewirken, die einer Rate entspricht, auf welche die Leistung des BISG 104 verringert wird. In dem in Graph 604b gezeigten Beispiel wird die dem eCat zugeführte Leistung von 0 kW auf 2 kW erhöht, beginnend bei Zeitpunkt t = 1,5 Sekunden und endend bei Zeitpunkt t = 1,6 Sekunden, bei dem die Leistung des BISG 104 aufhört sich zu verringern und sich bei ungefähr -7 kW stabilisiert. Auf diese Weise wird der eCat 110 gesteuert, um die verringerte Leistung des BISG 104 auszugleichen, was zu einer stabilen Leistung von der HV-Batterie innerhalb ihrer Betriebsgrenzen führt. Wichtig ist, dass die Steuerung des eCat 110 auf diese Weise ermöglicht, dass die HV-Batterieleistung innerhalb von Betriebsgrenzen gehalten wird, während das System 100 darauf wartet, dass der BISG 104 reagiert. Anders ausgedrückt, wird die Leistung des eCat 110 aus der Leistungsbilanz der HV-Batterie entfernt und erneut in diese eingeführt, um die Dauer von Abweichungen der HV-Batterieleistung außerhalb des tolerierten Leistungsfensters zu minimieren. In diesem Anwendungsfall (plötzliche Einführung von HV-Nebenverbraucherleistung) kann sich der Prozess 500 darauf stützen, dass der eCat 110 durch eine Motornachbehandlungssteuerung gesteuert wird, die dazu konfiguriert ist, die erforderliche Leistung zum Verwalten der Nachbehandlungstemperatur zu liefern. Zum Beispiel kann der Betrieb des eCat 110 von einem primären Modus, der dazu konfiguriert ist, eine gewünschte Nachbehandlungstemperatur zu liefern, in einen sekundären Modus zum Umsetzen von Leistungsverwaltungsstrategien umgeschaltet werden. Auf diese Weise kann ein selektiver Betrieb des eCat 110 umgesetzt werden, um die HV-Batterie vor einer unkontrollierten Einführung von Nebenverbraucherleistung zu schützen. Zum Beispiel ist einer der Gründe, aus denen ein eCat, z. B. im Gegensatz zu einer anderen linear steuerbaren elektrischen Vorrichtung, zur Verwendung in den hierin offenbarten Steuerstrategien geeignet ist, dass, obwohl sein Hauptzweck die Nachbehandlungstemperaturverwaltung ist, sein Betrieb zur Wärmeverwaltung gegenüber anderen Strategien, die seine Aktivierung nutzen, tolerant sein kann.
  • Die Handlungen oder Beschreibungen aus 5 und 6 können mit einem beliebigen anderen Beispiel dieser Offenbarung verwendet werden. Zusätzlich können die in Bezug auf 5 beschriebenen Handlungen und Beschreibungen in einer beliebigen geeigneten alternativen Reihenfolge oder parallel zu den Zwecken dieser Offenbarung durchgeführt werden. Es versteht sich, dass die in Bezug auf 5 und 6 beschriebenen Vorteile und Nutzen gleichermaßen für beliebige der anderen in dieser Schrift beschriebenen Systeme und Prozesse gelten.
  • 7 zeigt ein Hybridfahrzeug 701, das ein System 700 zur Steuerung einer elektrischen Leistung umfasst, gemäß einigen Beispielen der Offenbarung. In dem in 7 gezeigten Beispiel umfasst das Fahrzeug 701 einen Motor 702, der an einen Motorgenerator, z. B. einen riemengetriebenen integrierten Anlasser (BISG) 704, gekoppelt ist. Der BISG 704 ist elektrisch an Folgendes gekoppelt: eine/n Hochspannungsbatterie/bus (HV-Batterie/-Bus), z. B. eine/n 48-V- oder 350-V-Batterie/-Bus 706 (wie durch die Verbindungen mit durchgezogenen Linien veranschaulicht), eine oder mehrere HV-Hilfskomponenten (z. B. HV-Nebenverbraucher), wie etwa einen DC-DC-Wandler 708 und/oder einen Wechselrichter, und einen elektrisch beheizten Katalysator (eCat) 710, der dazu konfiguriert ist, eine Reduzierung von Kohlenwasserstoff- und NOx-Emissionen in dem Abgas, das von dem Motor 702 zu dem Auspuff 712 strömt, zu unterstützen. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist der DC-DC-Wandler 708 elektrisch an eine/n Niederspannungsbus/-batterie 114 (LV-Bus/-Batterie), z. B. eine/n 12-V-Bus/Batterie, gekoppelt, der/die dazu konfiguriert ist, einem oder mehreren LV-Nebenverbrauchern des Fahrzeugs elektrische Leistung zuzuführen.
  • In dem in 7 gezeigten Beispiel umfasst das Steuersystem 700 eine Steuerung 716, z. B. ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM), die in Betriebskommunikation (veranschaulicht durch die gestrichelten Linienverbindungen) mit jedem von dem Motor 702, dem BISG 704, der HV-Batterie/-Bus 706, dem DC-DC-Wandler 708 und dem eCat 710 steht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf den in 7 gezeigten Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann die Steuerung 716 eine beliebige geeignete Art von Steuerung sein, wie etwa eine eigenständige Steuerung oder eine beliebige andere geeignete Steuerung des Hybridfahrzeugs. Zum Beispiel kann die Steuerung 116 mindestens teilweise in eine andere Steuerung des Fahrzeugs integriert sein, wie etwa eine Steuerung des DC-DC-Wandlers 708. Darüber hinaus kann die Steuerung 716 dazu konfiguriert sein, mit einer beliebigen oder mehreren der in 1 gezeigten Fahrzeugkomponenten und/oder beliebigen anderen geeigneten Komponenten des Fahrzeugs betriebsmäßig zu kommunizieren. Zum Beispiel kann die Steuerung 716 eine eigenständige Steuerung sein, die mindestens teilweise dazu konfiguriert ist, mit mindestens einem HV-Nebenverbraucher, einem Elektromotorgenerator und einem eCat betriebsmäßig zu kommunizieren, um die elektrische Leistungsabgabe einer HV-Batterie zu steuern. Darüber hinaus versteht es sich, dass die Steuerung 716 dazu konfiguriert sein kann, eines oder mehrere der vorstehend offenbarten Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug wie vorstehend beschrieben auszuführen.
  • 8 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm einer Steuerung 716. Die Steuerung 716 beinhaltet eine Steuerschaltung 718, die einen Datenspeicher 720 und eine Verarbeitungsschaltung 722 umfasst, und einen E/A-Pfad 724. Die Steuerung 716 kann auf einer beliebigen geeigneten Verarbeitungsschaltung basieren. Im hierin verwendeten Sinne ist unter Verarbeitungsschaltung eine Schaltung zu verstehen, die auf einem oder mehreren Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, Digitalsignalprozessoren, programmierbaren Logikvorrichtungen, feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs), anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (application-specific integrated circuits - ASICs) usw. basiert und einen Prozessor mit mehreren Kernen (z. B. zwei Kernen, vier Kernen, sechs Kernen oder einer beliebigen geeigneten Anzahl an Kernen) beinhalten kann. In einigen Beispielen kann die Verarbeitungsschaltung z. B. über mehrere separate Prozessoren, mehrere Prozessoren der gleichen Art (z. B. zwei Intel-Core-i9-Prozessoren) oder mehrere unterschiedliche Prozessoren (z. B. einen Intel-Core-i7-Prozessor und einen Intel-Core-i9-Prozessor) verteilt sein.
  • Der Datenspeicher 720 und/oder Datenspeicher anderer Komponenten anderer Fahrzeugsteuerungen können/kann eine elektronische Datenspeichervorrichtung sein. Im hierin verwendeten Sinne ist der Ausdruck „elektronische Datenspeichervorrichtung“ oder „Datenspeichervorrichtung“ so zu verstehen, dass er eine beliebige Vorrichtung zum Speichern elektronischer Daten, Computersoftware oder Firmware bezeichnet, wie etwa Direktzugriffsspeicher, Festwertspeicher, Festplatten und dergleichen und/oder eine beliebige Kombination davon. In einigen Beispielen führt die Steuerung 716 Anweisungen für eine auf dem Arbeitsspeicher (z. B. dem Datenspeicher 720) gespeicherte Anwendung aus. Konkret kann die Steuerung 716 durch eine Anwendung angewiesen werden, die hierin erörterten Verfahren/Funktionen durchzuführen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 716 dazu konfiguriert sein, Daten über den E/A-Pfad 724 zu übertragen und/oder zu empfangen. Zum Beispiel kann der E/A-Pfad 724 einen Kommunikationsanschluss/Kommunikationsanschlüsse beinhalten, der/die dazu konfiguriert ist/sind, Daten an mindestens eines von einem Motorsteuermodul, einem Antriebsstrangsteuermodul und einem Fahrzeugsystemsteuermodul, wie etwa einem eCat- und/oder Abgassystemsteuermodul, zu übertragen und/oder von diesem zu empfangen. Diese Offenbarung dient dem Zweck der Veranschaulichung der allgemeinen Grundsätze der vorstehend erörterten Systeme und Prozesse und soll veranschaulichend und nicht einschränkend sein. Allgemeiner soll die vorstehende Beschreibung beispielhaft und nicht einschränkend sein und wird der Umfang der Offenbarung am besten durch Bezugnahme auf die beigefügten Patentansprüche bestimmt. Anders ausgedrückt, sollen nur die folgenden Patentansprüche Grenzen dafür setzen, was die vorliegende Offenbarung beinhaltet.
  • Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf konkrete beispielhafte Anwendungen beschrieben ist, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht hierauf beschränkt ist und dass konkrete Kombinationen der verschiedenen in beliebigen Aspekten beschriebenen und definierten Merkmale unabhängig umgesetzt und/oder zur Verfügung gestellt und/oder verwendet werden können. Dem Fachmann erschließt sich, dass verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ein Fachmann würde verstehen, dass die Handlungen der hierin erörterten Prozesse weggelassen, modifiziert, kombiniert und/oder neu angeordnet werden können und beliebige zusätzliche Handlungen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
  • Jegliche beliebige hierin beschriebenen Systemmerkmale können auch als Verfahrensmerkmal bereitgestellt werden und umgekehrt. Im hierin verwendeten Sinne können Mittel plus Funktionsmerkmale alternativ im Hinblick auf ihre entsprechende Struktur ausgedrückt werden. Es versteht sich zudem, dass die vorstehend beschriebenen Systeme und/oder Verfahren auf andere Systeme und/oder Verfahren angewendet oder gemäß diesen verwendet werden können.
  • Jedes beliebige Merkmal in einem Aspekt kann in einer beliebigen geeigneten Kombination auf andere Aspekte angewendet werden. Insbesondere können Verfahrensaspekte auf Systemaspekte angewendet werden und umgekehrt. Darüber hinaus können beliebige, einige und/oder alle Merkmale in einem Aspekt in einer beliebigen geeigneten Kombination auf beliebige, einige und/oder alle Merkmale in einem beliebigen anderen Aspekt angewendet werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen einer Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente des Fahrzeugs; und Einstellen einer elektrischen Last eines elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs als Reaktion auf das Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators eingestellt wird, um eine Leistung einer Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs zu steuern.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einstellen einer Leistung eines Motorgenerators des Fahrzeugs als Reaktion auf das Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente; und weiteres Einstellen der elektrischen Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs als Reaktion auf eine Änderung der Leistung des Motorgenerators des Fahrzeugs.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Leistung des Motorgenerators des Fahrzeugs eingestellt wird, um eine Leistung einer Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs zu steuern.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei: die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators ferner auf eine Rate eingestellt wird, die einer Rate entspricht, auf welche die Leistung eines Motorgenerators eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Bestimmen einer Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente Bestimmen eines Anstiegs der elektrischen Last der Hilfskomponente umfasst; und das Einstellen der elektrischen Last eines elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs Reduzieren der elektrischen Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: das Bestimmen der Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente Bestimmen einer Abnahme der elektrischen Last der Hilfskomponente umfasst; und das Einstellen der elektrischen Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs Erhöhen der elektrischen Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7 in Abhängigkeit von Anspruch 2, wobei die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs eingestellt wird, um eine Leistungsaufnahme in die Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs auf eine Leistung kleiner oder gleich einer Ladeleistungsgrenze zu verringern.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 in Abhängigkeit von Anspruch 4, wobei die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs eingestellt wird, um eine Leistungsabgabe der Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs auf eine Leistung kleiner oder gleich einer Entladeleistungsgrenze zu verringern.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hilfskomponente eine Komponente einer Hochspannungsschaltung des Hybridfahrzeugs umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die elektrische Last des elektrisch beheizten Katalysators unter Verwendung eines linearen Steueralgorithmus eingestellt wird.
  12. System zur Steuerung einer elektrischen Leistung für ein Hybridfahrzeug, wobei das System Folgendes umfasst: Mittel zum: Bestimmen einer Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente des Fahrzeugs; und Einstellen einer elektrischen Last eines elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs als Reaktion auf das Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente.
  13. Fahrzeug, umfassend das System zur Steuerung einer elektrischen Leistung nach Anspruch 12.
  14. Nicht transitorisches computerlesbares Medium, das nicht transitorische computerlesbare Anweisungen zum Steuern eines Turboladers darauf kodiert hat, die bei Ausführung durch eine Steuerschaltung die Steuerschaltung dazu veranlassen, die folgenden Schritte durchzuführen: Bestimmen einer Änderung einer elektrischen Last einer Hilfskomponente des Fahrzeugs; und Einstellen einer elektrischen Last eines elektrisch beheizten Katalysators des Fahrzeugs als Reaktion auf das Bestimmen der Änderung der elektrischen Last der Hilfskomponente.
DE102022103685.5A 2021-02-19 2022-02-16 Verfahren zur steuerung einer elektrischen leistung Pending DE102022103685A1 (de)

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US17/179,777 US11708065B2 (en) 2021-02-19 2021-02-19 Electrical power control method
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