DE19929594A1 - Fahrzeug-Hybridantriebssystem mit arktischem Batteriebetrieb - Google Patents

Fahrzeug-Hybridantriebssystem mit arktischem Batteriebetrieb

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DE19929594A1
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electric motor
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soc
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Toshio Kikuchi
Shinichiro Kitada
Yu Owada
Yutaro Kaneko
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

Eine Batterieverwaltung bzw. ein Batteriebetrieb für ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug regeneriert eine Eingans- und Ausgangsleistung einer Batterie, wenn die Batterietemperatur niedrig ist. Wenn die Batterietemperatur kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (oder wenn der innere Batteriewiderstand größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist), muß die Batterie ihre Eingangs- und Ausgangsleistung regenerieren. Unter dieser Bedingung wird der Ladezustand (SOC) der Batterie bestimmt und mit einem vorbestimmten Wert verglichen. Das Vergleichsergebnis wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Batterie sich entladen kann oder die Batterie geladen werden muß. Wenn der Ladezustand SOC größer als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, führt eine Steuereinrichtung eine erzwungene Entladung von der Batterie durch, um einen Elektromotor des Hydridantriebssystems in einer Energieversorgungs- bzw. Antriebsbetriebsart zu betätigen. Diese erzwungene Entladung verursacht eine Erhöhung der Batterietemperatur, wodurch die Batterie veranlaßt wird, ihre Eingangs- und Ausgangsleistung zu regenerieren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug und insbesondere einen Batteriebetrieb in arktischen Umgebungen.
Ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug umfaßt eine kraftstoffbetriebene Wärmekraftmaschine und einen batteriebetriebenen Elektromotor, von denen zumindest einer zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird. In dem Hybridantriebssystem versorgt eine Batterie den Motor mit elektrischer Energie. Die Ausgabe der Batterie muß bei sich verändernden Umweltbedingungen auf einem ausreichend hohen Pegel gehalten werden, um eine Energienachfrage- bzw. Antriebsanforderung des Motors zu erfüllen. Wenn die Batterietemperatur fällt, nimmt der innere Widerstand innerhalb der Batterie zu. Dies verursacht einen Abfall des Ausgabepegels der Batterie. Demzufolge existiert eine Notwendigkeit zum Beibehalten der Ausgabe der Batterie auf einem ausreichend hohen Pegel bei sich verändernden Temperaturbedingungen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieverwaltung bzw. einen Batteriebetrieb auszubilden, die bzw. der den Pegel der Eingabe und Ausgabe zu und von einer Batterie eines Hybridantriebssystems wiederherstellt, wenn die Batterietemperatur zu fallen neigt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1, 2, 3, 8, 9 bzw. 10 gelöst, die Unteransprüche haben bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung zum Inhalt.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug ausgebildet, mit:
einer Batterie,
einem durch die Batterie batteriebetriebenen Elektromotor,
Sensoren zur Erfassung von den Zustand der Batterie anzeigenden Parametern und
einer Steuereinrichtung zur Eingabe von Informationen über einen Ladezustand der Batterie aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie anzeigen,
wobei die Steuereinrichtung ansprechend auf eine Anforderung einer Regenerierung der Batterie eine Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie zu dem Elektromotor einrichtet, wenn der Ladezustand der Batterie größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Gemäß einem bestimmten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug ausgebildet, mit:
einer Batterie,
einem durch die Batterie batteriebetriebenen Elektromotor,
Sensoren zur Erfassung von den Zustand der Batterie anzeigenden Parametern und
einer Steuereinrichtung zur Eingabe von Informationen über eine Batterietemperatur der Batterie und Informationen über einen Ladezustand der Batterie aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie anzeigen,
wobei die Steuereinrichtung eine erzwungene Entladung von der Batterie durchführt, indem eine Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie zu dem Elektromotor eingerichtet wird, wenn die Batterietemperatur niedriger als oder gleich einem vorbestimmten Temperaturwert ist und der Ladezustand der Batterie größer als oder gleich einem vorbestimmten Ladezustandswert ist,
wobei die Steuereinrichtung eine erzwungene Ladung der Batterie durchführt, indem eine Zufuhr von elektrischer Energie von dem Elektromotor eingerichtet wird, wenn die Batterietemperatur niedriger als oder gleich dem vorbestimmten Temperaturwert und der Ladezustand der Batterie kleiner als der vorbestimmte Ladezustandswert ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug ausgebildet, mit:
einem kraftstoffbetriebenen Motor,
einer Batterie,
einem durch die Batterie batteriebetriebenen Elektromotor, wobei der Elektromotor in Antriebsbeziehung zum Motor ist,
Sensoren zur Erfassung von den Zustand der Batterie anzeigenden Parametern,
Sensoren zur Erfassung von den Zustand des Motors anzeigenden Parametern,
einer Steuereinrichtung zur Eingabe von Informationen über einen Ladezustand der Batterie aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie anzeigen,
wobei die Steuereinrichtung auf der Grundlage der den Motor anzeigenden erfaßten Parameter bestimmt, ob der Motor mit Kraftstoff angetrieben wird oder nicht,
wobei die Steuereinrichtung eine erzwungene Entladung von der Batterie ansprechend auf eine Anforderung zur Regenerierung der Batterie durchführt, indem eine Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie zu dem Elektromotor eingerichtet wird, wenn der Ladezustand der Batterie größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wodurch der Elektromotor veranlaßt wird, den Motor zu starten, außer der Motor wird durch Kraftstoff angetrieben, und zur Betätigung in einer Antriebskraftbetriebsart nach einem Starten des Motors.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Batterie zum Antreiben eines Elektromotors eines Hybridantriebssystems für ein Fahrzeug ausgebildet mit:
Erfassen von den Zustand der Batterie anzeigenden Parametern,
Ableiten von Informationen über den Ladezustand der Batterie aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie anzeigen, und
ansprechend auf eine Anforderung zur Wiederherstellung der Batterie Einrichten einer Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie zu dem Elektromotor, wenn der Ladezustand der Batterie größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
Es zeigen:
Fig. 1 ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Hybridantriebssystems für ein Fahrzeug,
Fig. 2 in dem Fahrzeug angeordnete Hauptkomponenten,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das einen Teil eines Steuerablaufs veranschaulicht, und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das den verbleibenden Teil des Steuerablaufs veranschaulicht.
Ein Hybridantriebssystem, das die bevorzugte Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verkörpert, ist in Fig. 1 gezeigt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind zahlreiche Elemente nicht in ihren physikalischen Beziehungen gezeigt. Die Verwirklichung dieser Erfindung kann verwendet werden, ein Automobil, einen Lastwagen, usw. mit Energie zu versorgen bzw. anzutreiben.
Erste, zweite und dritte Elektromotoren 4, 1 und 10 sind elektrisch mit Invertern 12, 11 bzw. 13 verbunden, die mit einer Steuereinrichtung 16 verbunden sind. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die ersten, zweiten und dritten Elektromotoren 4, 1 und 10 Dreiphasen-Wechselstrommotoren, jedoch sollte klar sein, daß andere Arten von Elektromotoren verwendet werden können, beispielsweise mehrpolige Gleichspannungs-Permanentmagnetmotoren. In dem letzteren Fall werden Gleichspannungs/Gleichspannungswandler anstelle von Invertern verwendet. Die Inverter 12, 11 und 13 sind elektrisch durch eine Gleichspannungsverbindung 14 mit einem Hauptbatteriepack 15 zum Laden des Batteriepacks während einer Generatorbetriebsart und einem Antreiben der Motoren 4, 1 und 10 während einer Motorbetriebsart verbunden. Die Inverter 12, 11 und 13 sind elektrisch mit der Gleichspannungsverbindung 14 verbunden, um eine direkte Zufuhr von durch einen Motor erzeugtem Strom in der Generatorbetriebsart zum Antreiben eines anderen Motors in einer Motorbetriebsart zu erlauben, wobei das Batteriepack 15 umgangen wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Batterie 15 eine Lithium-Ionen- Batterie, jedoch es zu beachten, daß andere Arten einer Batterie verwendet werden können, beispielsweise eine Nickel- Wasserstoff-Batterie oder eine Kupfer-Batterie.
Der erste Motor 4 besitzt einen Rotor 4a in einer Antriebsbeziehung mit zumindest einem angetriebenen Rad 8 eines Fahrzeugs. Insbesondere ist der erste Motor 4 über ein stufenlos veränderbares Wechselgetriebe (CVT) 5 mit dem Fahrzeugantriebswechselgetriebe gekoppelt, die ein Untersetzungsgetriebe 6 und ein Differential 7 enthält. Das stufenlos veränderbare Wechselgetriebe 5 kann ein Verhältnis fortwährend verändern. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das stufenlos veränderbare Wechselgetriebe 5 ein Eingangsübersetzungsrad, ein Ausgangsübersetzungsrad, eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, ein V-Band und eine hydraulische Steuereinheit 9. Das Eingangsübersetzungsrad ist auf der Eingangswelle befestigt und Ausgangsübersetzungsrad ist auf der Ausgangswelle befestigt. Das V-Band verbindet die Eingangs- und Ausgangsübersetzungsräder. Der Rotor 4a der ersten Motors 4 ist antriebsmäßig mit der Eingangswelle des stufenlos veränderbaren Wechselgetriebes 5 verbunden. Die Ausgangswelle des stufenlos veränderbaren Wechselgetriebes 5 ist antriebsmäßig mit dem Untersetzungsgetriebe 6 verbunden. Es sollte beachtet werden, daß andere Arten von stufenlos veränderbaren Wechselgetrieben verwendet werden können, beispielsweise stufenlos veränderbare hydrostatische und Reibungs-Wechselgetriebe. Der dritte Motor 10 wird verwendet, eine Ölpumpe innerhalb der hydraulischen Steuereinheit 9 anzutreiben.
Eine kraftstoffbetriebene Wärmekraftmaschine bzw. ein kraftstoffbetriebener Wärmekraft-Motor 2 besitzt eine Antriebswelle 2a. Der zweite Motor 1 besitzt einen zweiten Rotor 1a in Antriebsverbindung mit der Motorantriebswelle 2a. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet eine Kette oder ein Band die Antriebsverbindung zwischen dem zweiten Rotor 1a des zweiten Motors 1 und der Motorantriebswelle 2a. Die Motorantriebswelle 2a ist mit einer Kupplung 3 verbunden, um den Motor 2 in und von dem angetriebenen Rad 8 ein- und auszukuppeln. Die Kupplung 3 ist zwischen der Motorantriebswelle 2a und dem ersten Rotor 4a des ersten Motors 4 angeordnet. Die Kupplung 3 ist eine elektromagnetische Pulverkupplung. Ein durch die elektromagnetische Pulverkupplung 3 übertragenes Drehmoment ist proportional einem Stromfluß zum Antreiben der Kupplung 3.
Die Steuereinrichtung 16 enthält einen Mikrocomputer mit Zusatzgeräten und zahlreichen Arten von Betätigungseinrichtungen. Die Steuereinrichtung 16 kann eine Geschwindigkeitssteuerung und eine Drehmomentsteuerung des Motors 2, eine Steuerung einer Drehmomentkraftübertragung durch die Kupplung 3, eine Geschwindigkeitssteuerung und eine Drehmomentsteuerung der ersten, zweiten und dritten Motoren 4, 1 und 10 und eine Verhältnissteuerung des stufenlos veränderbaren Wechselgetriebes 5 durchführen.
Gemäß Fig. 2 ist die Steuereinrichtung mit einem Schlüsselschalter 20 verbunden. Der Schlüsselschalter 20 ist geschlossen oder eingeschaltet, wenn sich der Fahrzeugschlüssel in der "Ein"- oder "Start"-Position befindet.
Zur Überwachung der Hauptbatteriepacks 15 gibt die Steuereinrichtung 16 Informationen über die Batterietemperatur Tb, die Batteriespannung Vb und den Batteriestrom Ib ein. In diesem Beispiel erfaßt ein Batteriespannungstemperatursensor 21 eine Temperatur Tb [°C] der Batterie 15 und führt sein Sensorausgangssignal der Steuereinrichtung 16 zu. Ein Batteriespannungssensor 22 erfaßt eine Spannung Vb [v] an Anschlüssen der Batterie 15 und führt sein Sensorausgangssignal der Steuereinrichtung 16 zu. Ein Batteriestromsensor 22 erfaßt einen elektrischen Stromfluß Ib [A] während eines Ladens und Entladens zu und von der Batterie 15 und führt sein Sensorausgangssignal der Steuereinrichtung 16 zu. Die Steuereinrichtung 16 kann Informationen über einen inneren Widerstand Rb innerhalb der Batterie 15 anstelle der Batterietemperatur Tb eingeben. Wie es wohlbekannt ist, ist der innere Widerstand Rb der Widerstand des elektrischen Stromflusses innerhalb der Batterie 15 und kann durch Interpolation auf der Grundlage von Messungen der Spannung Vb und des elektrischen Stromflusses Ib bestimmt werden. Als ein wichtiger Parameter, der den Zustand der Batterie 15 anzeigt, ist der Ladezustand SOC [%] der Batterie 15 wohlbekannt. Ein externer Sensor kann den Ladezustand Soc erfassen. Alternativ kann der Ladezustand auf der Grundlage der Batteriespannung Vb und der Batterietemperatur Tb bestimmt werden, wie in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 09/061,016 mit dem Titel "Hybrid electric vehicle with battery management", eingereicht am 16. April 1998 und gemeinsam hiermit abgetreten, diskutiert. Diese gleichzeitig anhängige US Patentanmeldung Nr. 09/061,061 ist hierin durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit aufgenommen. In Fig. 2 zeigt ein Kasten 24 eine Erfassung eines Ladezustands SOC nur zum Veranschaulichungszweck an.
Zur Überwachung des Motors 2 gibt die Steuereinrichtung 16 Informationen über die Motorgeschwindigkeit Ne [rpm] und die Motorkühlmitteltemperatur Te ein. Die Steuereinrichtung 16 verwendet die Motorgeschwindigkeit Ne und die Kühlmitteltemperatur Te zur Bestimmung, ob der Motor 2 mit Treibstoff betrieben wird oder nicht. Mit anderen Worten, diese Parameter werden zur Bestimmung verwendet, ob ein Anlaßvorgang des Motors 2 durch den Motor 1 mit der gegenwärtigen Funktion des Hybridantriebssystems wechselwirken würde. Ein Motorgeschwindigkeitssensor 25 erfaßt einen Parameter, der eine Drehgeschwindigkeit der Motorantriebswelle 2a anzeigt, und sendet sein Ausgangssignal zur Steuereinrichtung 16. Ein Motorkühlmitteltemperatursensor 26 erfaßt eine Temperatur des Motoröls und sendet sein Ausgangssignal zu der Steuereinrichtung 16.
Zur Überwachung einer Ölpumpe der hydraulischen Steuereinheit 9 für das stufenlos veränderbare Wechselgetriebe 5 gibt die Steuereinrichtung 16 Informationen über eine Wechselgetriebeöltemperatur Tc und eine Drehgeschwindigkeit Nc des Motors 10 ein. Diese Parameter werden zur Bestimmung, ob eine Hochgeschwindigkeitsdrehung einer Ölpumpe durch den Motor 10 mit einer gegenwärtigen Funktion der hydraulischen Steuereinheit 9 wechselwirken würde oder nicht, verwendet.
Auch sind in Fig. 2 Betätigungseinrichtungen zur Anpassung einer Kraftstoffeinspritzung 30, eines Zündungszeitpunkts 31 und einer Ventilzündeinstellung 32 des Motors 2 gezeigt. Zur Energieversorgung der Steuereinrichtung 16 ist eine Hilfsbatterie 33 ausgebildet.
Das Ablaufdiagramm gemäß den Fig. 3 und 4 veranschaulicht die bevorzugte Verwirklichung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Steuereinrichtung 16 wiederholt eine Ausführung dieses Steuerablaufs, während der Schlüsselschalter 20 eingeschaltet ist. In Schritt S1 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob die Temperatur Tb anzeigt, daß die Hauptbatterie 15 in dem optimalen Zustand zur Verwendung bei einer Energieversorgung bzw. einem Antreiben der Motoren 1, 4 und 10 ist, um das Fahrzeug in Betrieb zu halten, oder nicht.
Beschrieben in Bezug auf die Beziehung zwischen dem Zustand der Batterie 15 und ihrer Temperatur Tb, besitzt die Batterietemperatur Tb einen großen Einfluß auf eine Lade- und Entladeleistung der Batterie 15. Wenn die Temperatur Tb kleiner als die untere Grenze eines vorbestimmten optimalen Bereichs ist, fällt die Lade- und Entladeleistung, was es für die Batterie 15 schwierig macht, die Leistungsanforderung als ein Energiequelle des Fahrzeugs zu erfüllen. Wenn die Temperatur Tb höher als die obere Grenze des vorbestimmten optimalen Bereichs ist, verschlechtert sich die Leistung mit einer schnellen Rate, was ihre Betriebsdauer verkürzt.
Die Batterietemperatur Tb kann aus dem inneren Widerstand Rb der Batterie 15 geschätzt werden. Es gibt eine vorbestimmte Beziehung zwischen ihnen. Der innere Widerstand Rb wird größer, wenn die Temperatur Tb fällt. Der innere Widerstand Rb wird klein, wenn die Temperatur Tb ansteigt.
Der innere Widerstand Rb bei einer Batterietemperatur wird als ein Gradient einer V-I-Kennlinie der Batterie 15 bei der Temperatur definiert. Eine derartige V-I-Kennlinie kann durch Druckmaße einer Batteriespannung Vb gegenüber Maßen des Batteriestroms Ib gegeben sein.
In der bevorzugten Verwirklichung der vorliegenden Erfindung ist beabsichtigt, die Batterie 15 für die Ladung und Entladung mit einer ausreichend hohen Rate bereit zu halten. Somit wird in einem Schritt S1, wenn die Temperatur Tb kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Wert Tb1 ist (Tb ≦ Tb1) oder der innere Widerstand Rb größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert Rb1 ist (Rb ≧ Rb1), wird die Batterie gezwungen, in einer Lade- oder Entladebetriebsart zu funktionieren. Eine Betätigung der Batterie 15 in einer Lade- oder Entladebetriebsart wird die Temperatur Tb erhöhen.
Wenn die Abfrage in Schritt S1 eine Bejahung ergibt, bestimmt die Steuereinrichtung 16, daß die Batterie nicht im optimalen Zustand für eine Verwendung bei einer Energieversorgung der Motoren 1, 4 und 10 ist, um das Fahrzeug in Betrieb zu halten. In diesem Fall geht der Ablauf von Schritt S1 zu S3. Wenn die Abfrage in Schritt S1 eine Verneinung ergibt, bestimmt die Steuereinrichtung 16, daß die Batterie 15 in dem optimalen Zustand für eine Verwendung bei einer Energieversorgung der Motoren 1, 4 und 10 ist, um das Fahrzeug in Betrieb zu halten. Dann geht der Ablauf zu Schritt S2, um einen normalen Lade- und Entladevorgang der Batterie 15 zu erlauben.
In Schritt S3 gibt die Steuereinrichtung 16 einen Ladezustand SOC der Batterie 15 ein und bestimmt, ob der Ladezustand SOC größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert SCO1 ist. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S4. Wenn dies nicht der Fall ist, also SOC < SOC1 ist, geht der Ablauf zu Schritt S12, wie in Fig. 12 gezeigt. In Schritt S4 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob eine Motorkühlmitteltemperatur Te niedriger als oder gleich einem vorbestimmten Wert Te1 ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S5. Wenn dies nicht der Fall ist, also Te < Te1 ist, geht der Ablauf zu Schritt S9.
In dem Fall, in dem SOC größer als oder gleich SOC1 ist und Te kleiner als oder gleich Te1 ist, führt die Steuereinrichtung 16 ein erzwungenes Entladen von der Batterie 15 durch, um ein Ansteigen der Batterietemperatur Tb zu verursachen. In Schritt S5 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob der Motor 2 durch Kraftstoff angetrieben wird oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S6. In Schritt S6 führt die Steuereinrichtung 16 eine Zufuhr von Strom von der Batterie 15 zum Motor 1 durch, was den Motor 1 veranlaßt, den Motor 2 zu starten. Der Ablauf geht zu Schritt S7, nachdem der Motor 2 gestartet wurde. In Schritt S7 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob es irgendeine Energieversorgungs- bzw. Antriebsanforderung an den Motor 1 zum Zweck eines Antreibens des Fahrzeugs gibt oder nicht. Wenn es keine derartige Energieversorgungs- bzw. Antriebsanforderung gibt, geht der Ablauf zu Schritt S8. In Schritt S8 führt die Steuereinrichtung 16 eine Zufuhr von Strom von der Batterie 15 zu dem Motor 1 durch. Der Motor 1 funktioniert in einer Antriebsbetriebsart, um dem Motor 2 beim Drehen der Antriebswelle 2a zu unterstützen.
Eine derartige erzwungene Entladung von der Batterie 15 verursacht eine Erhöhung der Temperatur Tb. Wenn die Temperatur Tb Tb1 überschreitet oder der innere Widerstand Rb unter Rb1 fällt, bestimmt nachfolgend die Steuereinrichtung 16, daß die Batterie 15 regeneriert ist und beendet die erzwungene Entladung von der Batterie 15.
In der bevorzugten Verwirklichung geht der Ablauf von Schritt S7 oder S8 zu Schritt S9. In Schritt S9 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob die Wechselgetriebeöltemperatur Tc kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Wert Tc1 ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S10. In Schritt S10 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob eine Motorgeschwindigkeit Nc des Motors 10 zum Antreiben der Ölpumpe kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Wert Nc1 ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S11. In Schritt S11 führt die Steuereinrichtung 16 eine Zufuhr von Strom zum Motor 10 durch, was den Motor 10 veranlaßt, sich mit einer hohen Geschwindigkeit zu drehen. Auf diese Weise führt die Steuereinrichtung 16 eine erzwungene Entladung von der Batterie 15 zu beiden Motoren 1 und 10 durch, um schnell die Batterietemperatur Tb zu erhöhen, wodurch die Zeit verkürzt wird, die erforderlich ist, um die Batterie 15 zu regenerieren.
Wenn der Ladezustand SOC der Batterie 15 kleiner als SOC1 ist, führt die Steuereinrichtung 16 eine erzwungene Ladung zur Batterie 15 durch. In Schritt S12 gemäß Fig. 4 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob der Motor 2 in Betrieb ist oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S13 fort. In Schritt S13 führt die Steuereinrichtung 16 eine Zufuhr von Strom von der Batterie 15 zum Motor 1 durch, was den Motor 1 veranlaßt, den Motor 2 zu starten. Nach Schritt S13 oder Schritt S12 geht der Ablauf zu Schritt S14. In Schritt S14 bestimmt die Steuereinrichtung 16, ob es irgendeine Energieversorgungs- bzw. Antriebsanforderung an den Motor 1 zum Zweck eines Antreibens des Fahrzeugs gibt oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S15. In Schritt S15 betätigt die Steuereinrichtung 16 den Motor 1 in einer Generatorbetriebsart, die die Batterie 15 lädt. Nach Schritt S15 geht der Ablauf zu Schritt S1 in Fig. 3. Wenn es in Schritt S14 eine Energieversorgungs- bzw. Antriebsanforderung an den Motor 1 zum Zweck eines Antreibens des Fahrzeugs gibt, geht der Ablauf von Schritt S14 zu Schritt S1.
Die erzwungene Ladung zur Batterie 15 verursacht eine Erhöhung in der Batterietemperatur Tb. Wenn die Temperatur Tb Tb1 überschreitet oder der innere Widerstand Rb unter Rb1 fällt, bestimmt die Steuereinrichtung 16, daß die Batterie 15 regeneriert ist, und beendet die erzwungene Ladung zur Batterie 15.
In der bevorzugten Verwirklichung ist die vorliegende Erfindung als mit dem Fahrzeug-Hybridantriebssystem, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, betreibbar beschrieben. Das Hybridantriebssystem ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist solange mit irgendeiner Art von Fahrzeug-Hybridantriebssystemen betreibbar, wie ein Motor und/oder ein Elektromotor in Antriebsbeziehung mit einem angetriebenen Rad eines Fahrzeugs ist. Im in Fig. 1 veranschaulichten Beispiel teilen zwei Elektromotoren 1 und 4 Motorstart-, Erzeugungs- und Fahrzeugantriebsvorgänge. Die vorliegende Erfindung ist mit einem Fahrzeug- Hybridantriebssystem betreibbar, in dem ein einzelner Elektromotor alle Funktionen durchführt.
Der Inhalt der Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-189397 (eingereicht am 3. Juli 1998) ist hierin durch Bezugnahme darauf in seiner Gesamtheit aufgenommen.
Die vorstehend beschriebene Verwirklichung der vorliegenden Erfindung ist eine Beispielverwirklichung. Darüber hinaus können zahlreiche Modifikationen der vorliegenden Erfindung für den Fachmann auftreten und fallen in den Schutzbereich der Erfindung, wie nachstehend dargelegt.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen Batteriebetrieb für ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug, der eine Eingangs- und Ausgangsleistung einer Batterie regeneriert, wenn die Batterietemperatur niedrig ist. Wenn die Batterietemperatur kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (oder wenn der innere Batteriewiderstand größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist), muß die Batterie ihre Eingangs- und Ausgangsleistung regenerieren. Unter dieser Bedingung wird der Ladezustand (SOC) der Batterie bestimmt und mit einem vorbestimmten Wert verglichen. Das Vergleichsergebnis wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Batterie sich entladen kann oder die Batterie geladen werden muß. Wenn der Ladezustand SOC größer als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, führt eine Steuereinrichtung eine erzwungene Entladung von der Batterie durch, um einen Elektromotor des Hybridantriebssystems in einer Energieversorgungs- bzw. Antriebsbetriebsart zu betätigen. Diese erzwungene Entladung verursacht eine Erhöhung der Batterietemperatur, wodurch die Batterie veranlaßt wird, ihre Eingangs- und Ausgangsleistung zu regenerieren.

Claims (10)

1. Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug mit:
einer Batterie (15),
einem durch die Batterie betriebenen Elektromotor (1, 4),
einer Steuereinrichtung (16) zur Eingabe von Informationen über einen Ladezustand (SOC) der Batterie (15) aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
wobei die Steuereinrichtung (16) ansprechend auf eine Anforderung zur Regenerierung der Batterie (15) eine Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie (15) zu dem Elektromotor (1, 4) erzeugt, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert (SOC1) ist.
2. Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug mit:
einer Batterie (15),
einem durch die Batterie (15) betriebenen Elektromotor (1, 4),
Sensoren (21, 22, 23) zur Erfassung von den Zustand der Batterie (15) anzeigenden Informationen und
einer Steuereinrichtung (16) zur Eingabe von Informationen über eine Batterietemperatur der Batterie (15) und Informationen über den Ladezustand (SOC) der Batterie (15) aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
wobei die Steuereinrichtung (16) eine erzwungene Entladung von der Batterie (15) durch Einrichtung einer Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie (15) zu dem Elektromotor (1, 4) durchführt, wenn die Batterietemperatur (Tb) niedriger als oder gleich einem vorbestimmten Temperaturwert (Tb1) und der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) größer als oder gleich einem vorbestimmten SOC-Wert (SOC1) ist,
wobei die Steuereinrichtung (16) eine erzwungene Ladung zur Batterie (15) durch Einrichtung einer Zufuhr elektrischer Energie zu der Batterie (15) von dem Elektromotor durchführt, wenn die Batterietemperatur (Tb) niedriger als oder gleich einem vorbestimmten Temperaturwert (Tb1) und der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) niedriger als der vorbestimmte SOC-Wert (SOC1) ist.
3. Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug mit:
einem kraftstoffbetriebenen Motor (2),
einer Batterie (15),
einem durch die Batterie (15) batteriebetriebenen Elektromotor (1, 4), wobei der Elektromotor (1, 4) in Antriebsbeziehung mit dem Motor (2) ist,
Sensoren (21, 22, 23) zur Erfassung von Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
Sensoren (25, 26) zur Erfassung von Parametern, die den Zustand des Motors (2) anzeigen,
einer Steuereinrichtung (16) zur Eingabe von Informationen über einen Ladezustand (SOC) der Batterie (15) aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
wobei die Steuereinrichtung (16) auf der Grundlage der erfaßten Parameter, die den Zustand des Motors anzeigen, bestimmt, ob der Motor (2) mit Kraftstoff angetrieben wild oder nicht,
wobei die Steuereinrichtung (16) eine erzwungene Entladung der Batterie (15) ansprechend auf eine Anforderung für eine Regenerierung der Batterie (15) durchführt, indem eine Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie (15) zu dem Elektromotor (1, 4) eingerichtet wird, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert (SOC1) ist, um dadurch den Elektromotor (1, 4) dazu zu veranlassen, den Motor (2) zu starten, außer der Motor (2) wird mit Kraftstoff angetrieben, und in einer Antriebsbetriebsart nach dem Starten des Motors (2) zu betätigen.
4. Hybridantriebssystem nach Anspruch 3, weiterhin mit:
Einem stufenlos veränderbaren Wechselgetriebe (CVT, 5) mit einer Ölpumpe in Antriebsverbindung mit dem Motor (2),
einem Elektromotor (10) zum Antreiben der Ölpumpe und
einem Sensor (26) zur Erfassung einer Öltemperatur des Öls innerhalb der Ölpumpe,
wobei die Steuereinrichtung (16) die erzwungene Entladung von der Batterie (15) durchführt, indem eine Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie (15) zu dem Elektromotor (10) zum Antreiben der Ölpumpe eingerichtet wird, wenn die erfaßte Öltemperatur (Te) kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Temperaturwert (Te1) ist.
5. Hybridantriebssystem nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (16) den erzwungenen Ladevorgang ansprechend auf die Anforderung zur Regenerierung der Batterie (15) durchführt, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) kleiner als der vorbestimmte SOC-Wert (SOC1) ist, indem eine Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie (15) zu dem Elektromotor (1, 4) ausgebildet wird, um den Motor (2) zu starten, und dann eine Zufuhr von elektrischer Energie zur Batterie (15) von dem Motor (1, 4) auszubilden, indem der Elektromotor (1, 4) in einer Generatorbetriebsart betrieben wird.
6. Hybridantriebssystem nach Anspruch 3, wobei die Sensoren (21, 22, 23) zur Erfassung von Parametern, die einen Zustand der Batterie (15) anzeigen, einen Batterietemperatursensor (21) zur Erfassung einer Batterietemperatur (Tb) der Batterie (15), einen Batteriespannungssensor (22) zur Erfassung einer Spannung (Vb) an Anschlüssen der Batterie (15) und einen Batteriestromsensor (23) zur Erfassung eines elektrischen Stromflusses (Ib) während einer Entladung und Ladung von und zu der Batterie (15) enthält.
7. Hybridantriebssystem nach Anspruch 3, wobei die Sensoren (25, 26) zur Erfassung von Parametern, die einen Zustand des Motors anzeigen, einen Motorgeschwindigkeitssensor (25) zur Erfassung eines Parameters, der eine Drehgeschwindigkeit (Ne) des Motors (2) anzeigt, und einen Motorkühlmitteltemperatursensor (26) zur Erfassung der Motorkühlmitteltemperatur (Te) enthält.
8. Verfahren zum Betrieb einer Batterie zum Antrieb eines Elektromotors eines Hybridantriebssystems für ein Fahrzeug mit:
Erfassen von Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
Ableiten von Informationen über den Ladezustand (SOC) der Batterie (15) aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen, und
ansprechend auf eine Anforderung zur Regenerierung der Batterie (15) Einrichten einer Zufuhr elektrischer Energie von der Batterie (15) zum Elektromotor (1, 4), wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert (SOC1) ist.
9. Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors zum Antrieb eines Elektromotors eine Fahrzeug-Hybridantriebssystems einschließlich eines kraftstoffbetriebenen Motors mit:
Erfassen von Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
Erfassung von Parametern, die den Zustand des Motors (2) anzeigen,
Ableiten von Informationen über einen Ladezustand (SOC) der Batterie (15) aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
auf der Grundlage der erfaßten Parameter, die den Zustand des Motors anzeigen, Bestimmen, ob der Motor (2) mit Kraftstoff angetrieben wird oder nicht, und
Durchführen einer erzwungenen Entladung von der Batterie (15) ansprechend auf eine Anforderung zur Regenerierung der Batterie (15) durch Einrichten einer Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie (15) zum Elektromotor (1, 4), wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert (SOC1) ist, wodurch der Elektromotor (1, 4) veranlaßt wird, den Motor (2) zu starten, außer der Motor (2) wird mit Kraftstoff angetrieben, und nach dem Starten des Motors (2) in der Antriebsbetriebsart zu funktionieren.
10. Verfahren zum Betrieb einer Batterie zum Antreiben eines Elektromotors eines Hybridantriebssystems für ein Fahrzeug, mit:
Erfassen von Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
Ableiten von Informationen über den Ladezustand (SOC) der Batterie (15) aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen, und
Ableiten von Informationen über eine Batterietemperatur (Tb) der Batterie (15) und Informationen über den Ladezustand (SOC) des Batterie (15) aus den erfaßten Parametern, die den Zustand der Batterie (15) anzeigen,
Ausführen einer erzwungenen Entladung von der Batterie (15) durch Einrichten einer Zufuhr von elektrischer Energie von der Batterie (15) zu dem Elektromotor (1, 4), wenn die Batterietemperatur (Tb) niedriger als oder gleich einem vorbestimmten Temperaturwert (Tb1) ist und der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) größer als oder gleich einem vorbestimmten SOC-Wert (SOC1) ist,
Durchführen einer erzwungenen Ladung zur Batterie (15) durch Einrichten einer Zufuhr von elektrischer Energie von dem Elektromotor (1, 4) zur Batterie (15), wenn die Batterietemperatur (Tb) kleiner als oder gleich dem vorbestimmten Temperaturwert (Tb1) und der Ladezustand (SOC) der Batterie (15) kleiner als der vorbestimmte SOC-Wert (SOC1) ist.
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