DE102008021424B4

DE102008021424B4 - Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008021424B4
Application number: DE102008021424.8A
Authority: DE
Inventors: Eric M. Rask; Robert D. Burns; Mark A. Theobald
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: US7769505B2; CN101298248B; DE102008021424A1; CN101298248A; US20080275600A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, das umfasst: Ermitteln, ob das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug Leistung von einer externen Leistungsquelle empfängt; Sperren des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs und Ausführen eines thermischen Programms, wenn das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug Leistung von der externen Leistungsquelle empfängt, wobei das thermische Programm das Aufladen einer Hochspannungsbatterie und das Überwachen des Ladezustands der Hochspannungsbatterie umfasst; Ermitteln, ob das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug weiterhin Leistung von der externen Leistungsquelle empfängt; und Freigeben des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, wenn dieses keine Leistung mehr von der externen Leistungsquelle empfängt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hybrid-elektrische Fahrzeuge, die mit einer Kombination aus Verbrauchskraftstoff wie etwa fossilen Kraftstoffen und Elektrizität, die im Allgemeinen in einer Batterie gespeichert ist, gespeist werden, breiten sich auf dem Kraftfahrzeugmarkt immer stärker aus. Solche hybrid-elektrischen Fahrzeuge sind dabei, rein elektrische Fahrzeuge sowie herkömmliche Fahrzeuge, die ausschließlich durch Brennkraftmaschinen angetrieben werden, zu verdrängen.
Dem rein elektrischen Fahrzeug fehlt es im Allgemeinen an einem eingebauten Mittel zum Wiederaufladen der Batterie und muss daher von einer externen Leistungsquelle wie etwa Haushaltswechselstrom, einer öffentlich zugänglichen Wiederaufladeanlage oder irgendeiner anderen externen Leistungsquelle, die mit dem Wiederaufladesystem des Fahrzeugs kompatibel ist, wieder aufgeladen werden. Hingegen wird das hybrid-elektrische Fahrzeug im Allgemeinen nicht von einer externen Leistungsquelle wieder aufgeladen, sondern stattdessen mittels Energie von einem eingebauten Mittel wieder aufgeladen. Die US 4 306 156 A beschreibt hingegen ein Verfahren zum Aufladen der Batterie des Hybridfahrzeugs, bei dem dasselbe an eine Steckdose angeschlossen wird. Ferner beschreibt die JP H 11-59 294 A ein Verfahren zum Aufladen der Batterie eines Nutzfahrzeugs, bei dem ein akustisches Warnsignal erzeugt wird, wenn der Fahrer während des Ladevorgangs im Begriff ist, den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs zu starten, um so den Fahrer davon abzuhalten, das Fahrzeug in Bewegung zu setzen.
Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften DE 103 09 854 A1 , US 2006/0 132 085 A1 , US 5 785 137 A , US 7 077 224 B2 , DE 20 2005 009 886 U1 , JP H07-81 499 A , JP S62-91 649 A und US 2002/0 005 178 A1 verwiesen.
Typische hybrid-elektrische Fahrzeuge enthalten sowohl einen batteriegespeisten Elektromotor als auch eine Brennkraftmaschine, von der die Batterie wieder aufgeladen werden kann. Leistung kann dem Fahrzeugantriebssystem durch den Elektromotor und/oder die Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Hybrid-elektrische Fahrzeuge können mit fossilen Kraftstoffen aufgetankt werden, die Kraftstoffe umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind, die von Tankstellen erhältlich sind, ohne die Verfügbarkeit einer zum Wiederaufladen der Batterie geeigneten externen Leistungsquelle berücksichtigen zu müssen. Aufgrund dessen, dass die Batterien durch Leistung von der Brennkraftmaschine wieder aufgeladen werden können, ist daher ein Zugang zu einer externen Leistungsquelle zum Wiederaufladen eines hybrid-elektrischen Fahrzeugs im Allgemeinen nicht erforderlich.
Bei typischen hybrid-elektrischen Fahrzeugen hält das Wiederaufladen der Batterie durch Leistung von der Brennkraftmaschine die Kosten des Wiederaufladens proportional zu den Kosten von Verbrauchskraftstoff. Dies ist bei rein elektrischen Fahrzeugen, wo die Batterie von der externen Leistungsquelle wieder aufgeladen wird, nicht der Fall.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeuge, die sich von typischen hybrid-elektrischen Fahrzeugen darin unterscheiden, dass ein anschließbares hybrid-elektrisches Fahrzeug die Fähigkeit besitzt, seine Batterien entweder von einer externen Leistungsquelle, d. h. einer Leistungsquelle außerhalb des Fahrzeugs (wie etwa Haushaltswechselstromleistung), oder von einem eingebauten Mittel (wie etwa einer Brennkraftmaschine) wieder aufzuladen. Anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeuge verbinden die Fähigkeit rein elektrischer Fahrzeuge zum Wiederaufladen von einer externen Leistungsquelle mittels elektrischer Leistung, die durch irgendein verfügbares kostengünstiges Mittel erzeugt wird, mit der Fähigkeit hybrid-elektrischer Fahrzeuge zum Wiederaufladen mittels der durch die Brennkraftmaschine erzeugten Leistung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs geschaffen, das die folgenden Schritte umfasst: A) Ermitteln, ob das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug Leistung von einer externen Leistungsquelle empfängt; B) Sperren des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs und Ausführen eines thermischen Programms, wenn das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug Leistung von der externen Leistungsquelle empfängt, wobei das thermische Programm das Aufladen einer Hochspannungsbatterie und das Überwachen des Ladezustands der Hochspannungsbatterie umfasst; C) Ermitteln, ob das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug weiterhin Leistung von der externen Leistungsquelle empfängt; und D) Freigeben des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, wenn dieses keine Leistung mehr von der externen Leistungsquelle empfängt.
Ein nicht beanspruchtes Verfahren umfasst die folgenden Schritte: E) Betreiben des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs in der rein elektrischen Betriebsart; F) Überwachen der Hochspannungsbatterie, um den Ladezustand zu ermitteln; G) Ermitteln, ob einer Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zu starten; und H) Ausführen wenigstens eines Erwärmens der Brennkraftmaschine durch Übertragen von erwärmtem Maschinenkühlmittel, das in einem wahlweise ablassbaren isolierten Sammelbehälter enthalten ist, und Einschalten einer Katalysatorheizvorrichtung, um einen bezüglich der Brennkraftmaschine angebrachten Katalysator aufzuheizen, indem eine wahlweise entladbare Energiespeichervorrichtung entladen wird, wenn der Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne oder Energienutzung zu starten.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung sogleich deutlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Teils eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, das ein Steuersystem für einen hybriden Antriebsstrang in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält; und
2 ein in einem Ablaufplanformat dargestelltes Verfahren, das verschiedene Schritte zum Betreiben des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs von 1 aufzeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist ein Teil eines allgemein mit 10 angegebenen anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs gezeigt. Das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 umfasst ein Steuersystem 12 und einen hybriden Antriebsstrang 14. Der hybride Antriebsstrang 14 umfasst eine Brennkraftmaschine 16 wie etwa eine funkengezündete oder eine kompressionsgezündete Maschine, mit der ein Getriebe 18 funktional verbunden ist. Die Brennkraftmaschine 16 von 1 ist eine kompressionsgezündete Dieselmaschine, jedoch werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die beanspruchte Erfindung auch auf hybride Antriebsstränge, die eine funkengezündete Maschine umfassen, angewandt werden kann und dabei im Umfang dessen, was beansprucht wird, geblieben wird. Die Brennkraftmaschine 16 liefert ein Drehmoment an das Getriebe 18, das seinerseits die zum Bewirken der Bewegung des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 erforderliche Antriebskraft liefert. In Verbindung mit der Bewegung durch die Brennkraftmaschine 16 oder anstelle von dieser kann wenigstens ein Motor 20 eine Bewegung des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 bewirken, und dadurch dem hybriden Antriebsstrang 14 die Hybridfunktionalität verschaffen.
Die Brennkraftmaschine 16 umfasst einen Zylinderblock 22, der mehrere Zylinder 24 definiert. Jeder der Zylinder 24 definiert wenigstens teilweise eine Verbrennungskammer 26 mit veränderlichem Volumen. Durch einen Einlass- bzw. Ansaugkrümmer 30 wird zu jeder der Verbrennungskammern 26 der Brennkraftmaschine 16 Einlass- bzw. Ansaugluft, die durch den Pfeil 28 angegeben ist, übertragen. Darauf folgend wird ein Gemisch auf Ansaugluft 28 und Kraftstoff, nicht gezeigt, in den Verbrennungskammern 26 verbrannt, wobei die Verbrennungsprodukte, die durch den Pfeil 32 angegeben sind, über einen Auslass- bzw. Abgaskrümmer 34 von der Brennkraftmaschine ausgestoßen werden. Bezüglich des Auslasskrümmers 34 sind Lambdasensoren oder Sauerstoffsensoren 36 und 36A angebracht, die dazu dienen, den Prozentsatz an in den Verbrennungsprodukten 32 enthaltenem Sauerstoff und somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 16 während des Betriebs zu ermitteln. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist besonders wichtig, um eine optimale Leistung und einen optimalen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 16 zu ermöglichen. Bezüglich der jeweiligen Sauerstoffsensoren 36 und 36A sind Heizvorrichtungen 38 und 38A angebracht, die dazu dienen, die Sauerstoffsensoren 36 und 36A zu erwärmen, und während Kalt- oder Neustartbedingungen der Brennkraftmaschine 16 den Betrieb zu ermöglichen.
Auslassseitig des Auslasskrümmers 34 ist ein Katalysator 40 wie etwa ein Dreiwegekatalysator angebracht, der dazu dient, gewisse emissionsgeregelte Bestandteile wie etwa Oxide von Stickstoff und Kohlenwasserstoffen aus den Verbrennungsprodukten 32 zu reduzieren. Der Katalysator 40 umfasst eine Katalysatorheizvorrichtung 42. Die Katalysatorheizvorrichtung 42 ist vorzugsweise in der Lage, den Katalysator 40 während des Kaltstarts der Brennkraftmaschine 16 auf die Katalysator-Anspringtemperatur oder in die Nähe von dieser zu erhitzen oder zu erwärmen, um dadurch die emissionsgeregelten Bestandteile beim Starten der Brennkraftmaschine 16 zu reduzieren. Um das Starten der Brennkraftmaschine 16 zu unterstützen, ist in jeder der Verbrennungskammern 26 eine Glühkerze 44 vorgesehen. Die Glühkerzen 44 dienen dazu, die Einlassluft 28 und den Kraftstoff in den Verbrennungskammern 26 zu erwärmen, um dadurch eine günstigere Bedingung für die Verbrennung in den Verbrennungskammern 26 zu schaffen. Außerdem ist am Einlass des Einlasskrümmers 30 eine Einlassluftheizvorrichtung 45 vorgesehen, um die Einlassluft 28 vor ihrem Eintritt in die Verbrennungskammern 26 zu erwärmen und dadurch eine günstigere Bedingung für die Verbrennung in den Verbrennungskammern 26 zu schaffen und die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung weißen Rauchs während des Kaltstarts der Brennkraftmaschine 16 zu verringern.
Der Zylinderblock 22 definiert ferner einen Wassermantel 46, der ausgestaltet ist, um eine vorgegebene Menge an Kühlmittel, das durch die Pfeile 48 angegeben ist, zu enthalten. Das Maschinenkühlmittel 48 zieht Wärmeenergie, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine 16 erzeugt wird, ab. Um das Kühlmittel vor dem Starten der Brennkraftmaschine 16 zu erwärmen und die Reibung und Kohlenwasserstoffemissionen zu reduzieren sowie die Verbrennungsstabilität beim Starten zu erhöhen, ist eine Maschinenkühlmittelheizvorrichtung 50 vorgesehen. Ähnlich ist eine Maschinenölheizvorrichtung 52 bezüglich eines Ölbehälters oder einer Ölwanne 51 vorgesehen, die der Klarheit halber von der Brennkraftmaschine 16 entfernt gezeigt ist und dazu dient, darin enthaltenes Maschinenöl 53 zu erwärmen. Durch Erwärmen des Maschinenöls 53 vor dem Starten der Brennkraftmaschine 16 wird dessen Viskosität verringert, so dass sich der Betriebswirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht. Um das Maschinenkühlmittel 48 durch die Brennkraftmaschine 16 umzuwälzen, ist eine Kühlmittelumwälzpumpe 54 vorgesehen, und um den Innenraum des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 zu erwärmen, wenn die Brennkraftmaschine 16 nicht arbeitet, ist ein Heizungswärmetauscher 56 vorgesehen. Um eine vorgegebene Menge an erwärmtem Maschinenkühlmittel 48 aufzunehmen, ist ein isolierter Speicherbehälter 58 wie etwa ein Dewar-Behälter vorgesehen. Um zum Erwärmen der Brennkraftmaschine 16 das erwärmte Kühlmittel 48 aus dem isolierten Speicherbehälter 58 wahlweise abzulassen, ist ein Ventil 60 vorgesehen. Fachleute auf dem Gebiet der Fahrzeugkonstruktion werden erkennen, dass eine ähnliche Dewar-Behälter- und Ventilkonfiguration wie etwa ein Trockensumpfschmiersystem verwendet werden kann, um erwärmtes Öl zu lagern und an die Brennkraftmaschine 16 abzugeben.
Nach Übereinkunft geben durchgezogene Linien, die Vorrichtungen in dem Steuersystem 12 miteinander verbinden, Leitungen für Leistung an, während gestrichelte Linien, die Vorrichtungen in dem Steuersystem 12 miteinander verbinden, Signalleitungen angeben. Das Steuersystem 12 des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 umfasst ein Speisekabel 62, das dazu dient, Leistung von einer externen Quelle 64 wie etwa Haushalswechselstromleistung zu dem Steuersystem zu übertragen. Das Steuersystem 12 umfasst ferner ein Hochspannungsbatterieladegerät 66, das dazu dient, eine Hochspannungsbatterie 68 aufzuladen und Hochspannungsgleichstromleistung zu einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungskompressor 70 und einem Zusatzleistungsmodul 72 zu übertragen. Das Zusatzleistungsmodul 72 setzt den Hochspannungsgleichstrom von dem Hochspannungsbatterieladegerät 66 in einen Niederspannungsgleichstrom um und dient dazu, eine Niederspannungsbatterie 74 aufzuladen und zu unterhalten. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Leistung von der externen Quelle 64 durch Induktion wie etwa durch Spulen 75, die gestrichelt gezeigt sind, zu dem Hochspannungsbatterieladegerät 66 übertragen werden können. In dieser Ausführungsform ist eine der Spulen 75 bezüglich des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 angebracht, während die andere davon entfernt angebracht ist, etwa unter der Oberfläche eines Garagenbodens. Durch Verwendung der Spulen 75, um die Hochspannungsbatterie 68 induktiv aufzuladen, ist keine physische Verbindung zwischen der externen Quelle 64 und dem anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeug 10 erforderlich.
Die Niederspannungsbatterie 74 und die Zusatzleistungsquelle 72 wirken zusammen, um ein Gebläse 76 zu speisen, das dazu dient, entweder warme oder kühle Luft in den Innenraum des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 zu blasen. Der Heizungswärmetauscher 56, der Klimaanlagenkompressor 70 und das Gebläse 76 wirken zusammen, um ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem 77 zu bilden, das in 1 durch eine gestrichelte Linie abgegrenzt ist. Außerdem wirken die Niederspannungsbatterie 74 und die Zusatzleistungsquelle 72 zusammen, um die Glühkerzen 44, die Einlassluftheizvorrichtung 45, die Kühlmittelumwälzpumpe 54 und das Ventil 60 zu speisen. Die Niederspannungsbatterie 74 und die Zusatzleistungsquelle 72 wirken ferner zusammen, um ein Maschinensteuermodul 78, ein Hybridfahrzeugsteuermodul 80 und ein Aufbau- bzw. Karosseriesteuermodul 81 zu speisen. Das Maschinensteuermodul 78 übermittelt Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 16 wie etwa die Maschinendrehzahl, die Maschinenlast, die Maschinenkühlmitteltemperatur usw. an das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 und betreibt verschiedene maschinenbezogene Vorrichtungen wie etwa eine Spülluftwäscherheizvorrichtung 83. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass die Spülluftwäscherheizvorrichtung 83 dazu dient, die Adsorption eingefangener Kohlenwasserstoffe in dem Fahrzeugverdunstungsemissionssystem, nicht gezeigt, zu verbessern. Außerdem dient das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 dazu, Maschinensteuerparameter an das Maschinensteuermodul 78 zu übermitteln, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 16 zu bewerkstelligen. Das Karosseriesteuermodul 81 dient dazu, Fahrzeuginnenraummerkmale wie etwa Sitzheizungen 85 und ein Unterhaltungssystem 87 zu steuern und dabei die innere (d. h. des Fahrzeuginnenraums) und die äußere (d. h. der Umgebung) Lufttemperatur zu überwachen. Durch die Niederspannungsbatterie 74 und die Zusatzleistungsquelle 72 wird eine wahlweise entladbare Energiespeichervorrichtung 82 wie etwa ein Kondensator und/oder eine Batterie aufgeladen.
Der Wechselstrom von der externen Leistungsquelle 64 stellt Leistung für die Heizvorrichtungen 42, 50 und 52 sowie eine Batterieheizvorrichtung 84 bereit, die dazu dient, die Hochspannungsbatterie 68 zu erwärmen, um deren Beschädigung in kalten Umgebungen zu verhindern und dadurch die Zuverlässigkeit des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 zu verbessern. Zum Überwachen des Ladezustands der Hochspannungsbatterie 68 und diese Ladezustandsinformationen dem Hybridfahrzeugsteuermodul 80 bereitzustellen, ist ein Hochspannungsbatteriesteuermodul 86 vorgesehen. Um der Bedienungsperson des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 das Programmieren verschiedener Aspekte des Steuersystems 12, die weiter unten mit Bezug auf 2 besprochen werden, zu ermöglichen, kommuniziert eine Benutzerschnittstelle mit dem Hybridfahrzeugsteuermodul 80.
Das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 steuert und überwacht wahlweise den Betrieb der Katalysatorheizvorrichtung 42, der Maschinenkühlmittelheizvorrichtung 50, der Maschinenölheizvorrichtung 52, der Kühlmittelumwälzpumpe 54, der Batterieheizvorrichtung 84, des Klimaanlagenkompressors 70, des Gebläses 76 und des Ventils 60 durch wahlweises Betätigen entsprechender Relais 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102 und 104. Das Karosseriesteuermodul 81 steuert und überwacht wahlweise den Betrieb der Sitzheizung 85 durch wahlweises Betätigen eines Relais 105. Ähnlich steuert und überwacht das Maschinensteuermodul 78 wahlweise den Betrieb der Glühkerzen 44, der Einlassluftheizvorrichtung 45, der Energiespeichervorrichtung 82 und der Spülluftwäscherheizvorrichtung 83 durch wahlweises Betätigen entsprechender Relais 106, 107, 108 und 109. Das Maschinensteuermodul 78 ist konfiguriert, um ein Signal von den Sauerstoffsensoren 36 und 36A zu empfangen, das den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 16, d. h. den Maschinenbetrieb auf der fetten Seite oder der mageren Seite der Stöchiometrie, angibt.
In 2, wobei weiterhin auf 1 Bezug genommen wird, ist ein Verfahren 110 zum Betreiben des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 gezeigt. Das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 ist vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass es das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 in Übereinstimmung mit dem Verfahren 110 betreibt. Das Verfahren 110 beginnt mit dem Schritt 112 und geht zum Schritt 114 weiter, wo eine Ermittlung durchgeführt wird, ob das Speisekabel 62 des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 mit der externen Leistungsquelle 64 verbunden ist und dadurch Leistung von dieser empfängt. Falls dies nicht zutrifft, werden das Maschinensteuermodul 78, das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 und das Hochspannungsbatteriesteuermodul 86 ”schlafen” oder deaktiviert gelassen, wie im Schritt 116 angegeben ist. Wenn andererseits ermittelt wird, dass das Speisekabel 62 des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 mit der externen Leistungsquelle 64 verbunden ist, geht das Verfahren 110 zum Schritt 118 weiter.
Im Schritt 118 werden das Maschinensteuermodul 78, das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 und das Hochspannungsbatteriesteuermodul 86 aktiviert. Im Schritt 120 sperrt das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 den Betrieb des hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10. Diese Funktion verhindert das unabsichtliche Wegfahren des hybrid-elektrischen Fahrzeugs, während das Speisekabel 62 mit der externen Leistungsquelle 64 verbunden ist.
Im Schritt 122 wird ein thermisches Programm eingeleitet. Das thermische Programm umfasst kundenspezifisch gespeicherte Programme wie etwa eine gewünschte Temperatur des Fahrzeuginnenraums und erwartete Fahrtstartzeiten und herstellerspezifisch gespeicherte Programme wie etwa Programme, die sich auf den Kraftstoffverbrauch und Emissionen beziehen. Die kundenspezifisch gespeicherten Programme werden vorzugsweise über die Benutzerschnittstelle 88 in das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 eingegeben. Das thermische Programm umfasst das Befehlen dem Hochspannungsbatterieladegerät 66, die Hochspannungsbatterie 68 aufzuladen. Das Hochspannungsbatteriesteuermodul 86 stellt dem Hybridfahrzeugsteuermodul 80 Ladezustandsinformationen bereit. Die zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 68 erforderlichen Energiekosten können durch Verwendung von Leistung von der externen Leistungsquelle 64 anstatt von der Brennkraftmaschine 16 reduziert werden, da der Preis von Haushaltselektrizität im Allgemeinen geringer ist als jener der zum Betreiben der Brennkraftmaschine 16 verwendeten fossilen Kraftstoffe. Außerdem kann das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 durch Aufladen der Hochspannungsbatterie 68 in einer rein elektrischen Betriebsart betrieben werden, um dadurch die Notwendigkeit, die Brennkraftmaschine 16 zu starten, hinauszuzögern. Im Schritt 122 befiehlt das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 den Heizvorrichtungen 50 und 52, das Maschinenkühlmittel 48 bzw. das Maschinenöl 53 zu erwärmen. Die Kühlmittelumwälzpumpe 54 wird ebenfalls durch das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 betätigt, um dadurch das Maschinenkühlmittel 48 durch die Brennkraftmaschine 16 umzuwälzen und so den Wirkungsgrad der Maschinenkühlmittelheizvorrichtung 50 zu erhöhen. Durch Erwärmen des Maschinenkühlmittels 48 wird die Brennkraftmaschine 16 in einen günstigen Zustand für das Starten versetzt. Bei höherer Temperatur des Maschinenkühlmittels 48 ist die Verbrennungsstabilität der Brennkraftmaschine 16 besser, wobei die Kohlenwasserstoffemissionsbestandteile in den Verbrennungsprodukten 32 reduziert sind. Durch Erwärmen des Maschinenöls 53 mit der Maschinenölheizvorrichtung 52 wird die viskose Reibung beim Maschinenstarten verringert, wodurch der Startkraftaufwand reduziert und der Betriebswirkungsgrad der Brennkraftmaschine 16 erhöht wird. Das Ventil 60 kann wahlweise durch das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 geöffnet werden, um das Befüllen des isolierten Speicherbehälters 58 mit einer vorgegebenen Menge an erwärmtem Maschinenkühlmittel 48 zu ermöglichen.
Die Kühlmittelumwälzpumpe 54 wird betrieben, um erwärmtes Maschinenkühlmittel 48 durch den Heizungswärmetauscher 56 zu leiten, der in Kombination mit dem Gebläse 76 dem Fahrzeuginnenraum des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs zugunsten des Insassenkomforts oder nach Bedarf zu Entfrostungszwecken Wärme liefert. Außerdem kann das Hybridfahrzeugsteuermodul 80, falls eine Kühlung des Fahrzeuginnenraums des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 erforderlich ist, dem Klimaanlagenkompressor 70 befehlen, in Kombination mit dem Gebläse 76 zu arbeiten.
Im Schritt 122 überwacht das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 den Zustand der Niederspannungsbatterie 74 und steuert das Zusatzleistungsmodul 72. Falls sich das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 in einer kalten Umgebung befindet, kann das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 dem Klimaanlagenkompressor 70 befehlen, die Hochspannungsbatterie 68 zu erwärmen. Wenn sich andererseits das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 in einer warmen Umgebung befindet, kann das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 dem Klimaanlagenkompressor 70 befehlen, in Kombination mit dem Gebläse 76 die Hochspannungsbatterie 68 zu kühlen, um so deren Lebensdauer zu verlängern. Fachleute auf dem Gebiet werden anerkennen, dass ein speziell entworfenes Batteriekühlgebläse wie etwa das Gebläse 76 verwendet werden kann, um die Hochspannungsbatterie 68 zu kühlen, anstatt sich ausschließlich auf das Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem 77 zu verlassen.
Das thermische Programm umfasst im Schritt 122 auch das Erwärmen der Verbrennungskammern 26 der Brennkraftmaschine 16, indem die Glühkerzen 44 und die Einlassluftheizvorrichtung 45 wahlweise aktiviert werden, um dadurch die Brennkraftmaschine 16 in einen günstigeren Zustand für das Starten zu versetzen. Der Betrieb der Glühkerzen 44 und der Einlassluftheizvorrichtung 45 werden durch das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 über das Maschinensteuermodul 78 befohlen. Das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 kann außerdem der Katalysatorheizvorrichtung 42 befehlen, den Katalysator 49 zu erwärmen, um dadurch emissionsgeregelte Bestandteile im Anschluss auf das Starten der Brennkraftmaschine 16 zu reduzieren. Das Maschinensteuermodul 78 befiehlt den Heizvorrichtungen 38 und 38A, die jeweiligen Sauerstoffsensoren 36 und 36A zu erwärmen, um dadurch eine genaue Steuerung der Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine 16 sowie der Spülluftwäscherheizvorrichtung 85 zu ermöglichen und so die Verdunstungsemissionssystemleistung zu verbessern. Die Energiespeichervorrichtung 82 wird während des thermischen Programms, des Schrittes 122 des Verfahrens 110, aufgeladen.
Im Schritt 124 überwachen das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 und das Hochspannungsbatteriesteuermodul 86 Temperaturen und Ströme der verschiedenen Vorrichtungen oder Komponenten wie etwa der Kühlmittelumwälzpumpe 54, des Klimaanlagenkompressors 70 usw., deren Betrieb im Schritt 122 befohlen wurde. Im Schritt 126 werden die Vorrichtungen, deren Betrieb im Schritt 122 befohlen wurde, innerhalb von Temperatur- und/oder Stromgrenzwerten sowie nach der Rangordnung gesteuert. Der Hybridfahrzeugcontroller 80 stellt sicher, dass die externe Leistungsquelle 64 während des Ausführens des im Schritt 122 eingeleiteten thermischen Programms nicht überlastet wird. Falls die externe Leistungsquelle 63 vor einer programmierten Zeit oder vor einem programmierten Ereignis ausfallen sollte, kann außerdem das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 die Bedienungsperson des Fahrzeugs durch Blinkleuchten, Ertönenlassen eines Signalhorns und/oder Schicken einer Meldung an die Benutzerschnittelle 88, die angibt, dass die Leistung von der externen Leistungsquelle 64 unterbrochen worden ist, warnen.
Im Schritt 128 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob das thermische Programm abgelaufen ist. Das heißt, dass eine Ermittlung durchgeführt wird, ob die Vorrichtungen, deren Betrieb während des thermischen Programms im Schritt 122 befohlen worden ist, für eine Dauer aktiviert worden sind, die länger als die vorgegebene Zeitspanne oder gleich dieser ist. Falls dies zutrifft, werden das Maschinensteuermodul 78, das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 und das Hochspannungsbatteriesteuermodul 86 im Schritt 130 deaktiviert. Andernfalls geht das Verfahren 110 zum Schritt 132 weiter, wo eine Ermittlung durchgeführt wird, ob die externe Leistungsquelle 64 wie etwa über das Speisekabel 62 oder die Spulen 75 noch immer Leistung an das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 liefert. Falls dies zutrifft, kehrt das Verfahren 110 in einer Schleife zum Schritt 124 zurück. Andernfalls geht das Verfahren 110 zum Schritt 134 weiter, wo das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 den Betrieb des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs 10 im Schritt 134 freigibt. Im Schritt 136 führt das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 eine Prozedur für Elektrofahrt aus. Dies kann das Aktivieren eines Unterhaltungssystems auf vorprogrammierte Einstellungen, das Begrüßen der Bedienungsperson und andere über die Benutzerschnittstelle 88 in das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 einprogrammierte Merkmale oder Funktionen umfassen. Außerdem kann im Schritt 136 das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 in einer rein elektrischen Betriebsart, die sich nur auf den durch den Hochspannungsbatterie 68 gespeisten Motor 20 stützt, um die Antriebskraft für das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug 10 zu beschaffen, betrieben werden.
Im Schritt 138 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob das Starten der Brennkraftmaschine 16 unmittelbar bevorsteht, wie etwa dann, wenn der Ladezustand der Hochspannungsbatterie 68 unter einen vorgegebenen Pegel fällt oder die Bedieneranforderung nach Drehmoment größer als jene ist, die durch den Motor 20 beschafft werden kann. Wenn der Maschinenstart nicht unmittelbar bevorsteht, geht das Verfahren 110 in eine Schleife, um die Maschinenstartkriterien ständig zu überwachen. Andernfalls geht das Verfahren 110 zum Schritt 140 weiter, wo eine Maschinenstartprozedur ausgeführt wird. Im Schritt 140 ermöglicht das Maschinensteuermodul 78 ein Entladen der Energiespeichervorrichtung 82, um dadurch die Katalysatorheizvorrichtung 42 zu aktivieren, die ihrerseits den Katalysator 40 erwärmt. Wie oben erwähnt worden ist, kann das Vorwärmen des Katalysators 40 die emissionsgeregelten Bestandteile in den Verbrennungsprodukten 32 bei Maschinenstart reduzieren. Außerdem befiehlt im Schritt 140 das Hybridfahrzeugsteuermodul 80 das Öffnen des Ventils 60, um dadurch zu ermöglichen, dass das darin enthaltene erwärmte Maschinenkühlmittel 48 durch den Zylinderblock 22 der Brennkraftmaschine 16 umgewälzt wird. Wie oben beschrieben worden ist, können durch Vorwärmen der Brennkraftmaschine 16 vor dem Starten Kohlenwasserstoffemissionen reduziert werden, während die Verbrennungsstabilität erhöht wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, das umfasst: Ermitteln, ob das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug Leistung von einer externen Leistungsquelle empfängt; Sperren des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs und Ausführen eines thermischen Programms, wenn das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug Leistung von der externen Leistungsquelle empfängt, wobei das thermische Programm das Aufladen einer Hochspannungsbatterie und das Überwachen des Ladezustands der Hochspannungsbatterie umfasst; Ermitteln, ob das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug weiterhin Leistung von der externen Leistungsquelle empfängt; und Freigeben des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, wenn dieses keine Leistung mehr von der externen Leistungsquelle empfängt.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, das ferner das Einschalten eines Hybridfahrzeugcontrollers und/oder eines Maschinencontrollers und/oder eines Hochspannungsbatteriecontrollers und/oder eines Karosseriecontrollers, wenn das anschließbare hybrid-elektrische Fahrzeug Leistung von der externen Leistungsquelle empfängt, umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das thermische Programm umfasst: Einschalten einer Maschinenölheizvorrichtung, um Maschinenöl zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs zu erwärmen; Überwachen der Temperatur und/oder des Stroms der Maschinenölheizvorrichtung; und Steuern der Maschinenölheizvorrichtung innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder Temperaturgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das thermische Programm umfasst: Einschalten einer Maschinenkühlmittelheizvorrichtung, um Maschinenkühlmittel, das in einer Brennkraftmaschine des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs enthalten ist, zu erwärmen; Überwachen der Temperatur und/oder des Stroms der Maschinenkühlmittelheizvorrichtung; und Steuern der Maschinenkühlmittelheizvorrichtung innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder Temperaturgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 4, wobei das thermische Programm umfasst: Betreiben einer Kühlmittelumwälzpumpe, um das Maschinenkühlmittel umzuwälzen; Überwachen des Stroms der Kühlmittelumwälzpumpe; und Steuern der Kühlmittelumwälzpumpe innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 4, wobei das thermische Programm umfasst: Betreiben eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs; Überwachen der Temperatur und/oder des Stroms des Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems; und Steuern des Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder Temperaturgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das thermische Programm das Erwärmen und/oder das Kühlen der Hochspannungsbatterie umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das thermische Programm umfasst: Einschalten einer Einlassluftheizvorrichtung und/oder einer Glühkerze, um eine Verbrennungskammer in einer Brennkraftmaschine des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs zu erwärmen; Überwachen der Temperatur und/oder des Stroms der Einlassluftheizvorrichtung und/oder der Glühkerze; und Steuern der Einlassluftheizvorrichtung und/oder der Glühkerze innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder Temperaturgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das thermische Programm umfasst: Einschalten einer Sauerstoffsensorheizvorrichtung, um einen bezüglich einer Brennkraftmaschine angebrachten Sauerstoffsensor zu erwärmen; Überwachen der Temperatur und/oder des Stroms der Sauerstoffsensorheizvorrichtung; und Steuern der Sauerstoffsensorheizvorrichtung innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder Temperaturgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das thermische Programm umfasst: Einschalten einer Spülluftwäscherheizvorrichtung und/oder einer Katalysatorheizvorrichtung, die betreibbar sind, um einen bezüglich einer Brennkraftmaschine angebrachten Katalysator zu erwärmen; Überwachen der Temperatur und/oder des Stroms der Spülluftwäscherheizvorrichtung und/oder der Katalysatorheizvorrichtung; und Steuern der Spülluftwäscherheizvorrichtung und/oder der Katalysatorheizvorrichtung innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder Temperaturgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das thermische Programm umfasst: Steuern eines Zusatzleistungsmoduls; Aufladen einer Niederspannungsbatterie mit dem Zusatzleistungsmodul; und Überwachen des Ladezustands der Niederspannungsbatterie.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen der externen Leistungsquelle; und Liefern einer Warnung, wenn während des Ausführens des thermischen Programms die Leistung von der externen Leistungsquelle unterbrochen ist.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Aufladen einer wahlweise entladbaren Energiespeichervorrichtung, die mit einer Katalysatorheizvorrichtung in wahlweiser elektrischer Kommunikation steht; Ermitteln, ob einer Brennkraftmaschine des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs befohlen wird, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zu starten; und Einschalten der Katalysatorheizvorrichtung, um einen Katalysator zu erwärmen, indem die wahlweise entladbare Energiespeichervorrichtung entladen wird, wenn der Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne zu starten.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Befüllen eines wahlweise ablassbaren isolierten Sammelbehälters mit erwärmtem Maschinenkühlmittel und/oder erwärmtem Maschinenöl, wobei der wahlweise ablassbare isolierte Sammelbehälter mit einer Brennkraftmaschine des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs in wahlweiser Fluidkommunikation steht; Ermitteln, ob der Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zu starten; und Erwärmen der Brennkraftmaschine, indem das erwärmte Maschinenkühlmittel und/oder das erwärmte Maschinenöl in dem wahlweise ablassbaren isolierten Sammelbehälter abgelassen wird, wenn der Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne zu starten, um die Brennkraftmaschine zu erwärmen.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, das umfasst: Ermitteln, ob ein Speisekabel des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs in eine externe Leistungsquelle eingesteckt ist; Einschalten eines Hybridfahrzeugcontrollers und/oder eines Maschinencontrollers und/oder eines Hochspannungsbatteriecontrollers, wenn das Speisekabel des anschließbaren hybrid-elektrische Fahrzeugs in die externe Leistungsquelle eingesteckt ist; Sperren des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs und Ausführen eines thermischen Programms, wenn das Speisekabel des anschließbaren hybrid-elektrische Fahrzeugs in die externe Leistungsquelle eingesteckt ist, wobei das thermische Programm das Aufladen einer Hochspannungsbatterie und das Überwachen des Ladezustands der Hochspannungsbatterie umfasst; Ermitteln, ob das Speisekabel des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs noch immer in die externe Leistungsquelle eingesteckt ist; und Freigeben des Betriebs des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs, wenn das Speisekabel des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs von der externen Leistungsquelle abgesteckt ist.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Aufladen einer wahlweise entladbaren Energiespeichervorrichtung, die mit einer Katalysatorheizvorrichtung in wahlweiser elektrischer Kommunikation steht; Ermitteln, ob einer Brennkraftmaschine des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs befohlen wird, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zu starten; und Einschalten der Katalysatorheizvorrichtung, um einen Katalysator zu erwärmen, indem die wahlweise entladbare Energiespeichervorrichtung entladen wird, wenn der Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne zu starten.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Befüllen eines wahlweise ablassbaren isolierten Sammelbehälters mit erwärmtem Maschinenkühlmittel, wobei der wahlweise ablassbare isolierte Sammelbehälter mit einer Brennkraftmaschine des anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs in wahlweiser Fluidkommunikation steht; Ermitteln, ob der Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zu starten; und Erwärmen der Brennkraftmaschine, indem das erwärmte Maschinenkühlmittel in dem wahlweise ablassbaren isolierten Sammelbehälter abgelassen wird, wenn der Brennkraftmaschine befohlen wird, innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne zu starten, um die Brennkraftmaschine zu erwärmen.
Verfahren zum Betreiben eines anschließbaren hybrid-elektrischen Fahrzeugs nach Anspruch 15, wobei das thermische Programm umfasst: Betreiben einer Maschinenölheizvorrichtung und/oder einer Maschinenkühlmittelheizvorrichtung und/oder einer Kühlmittelumwälzpumpe und/oder eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems und/oder einer Glühkerze und/oder einer Hochspannungsbatterieheizvorrichtung und/oder einer Sauerstoffsensorheizvorrichtung und/oder einer Katalysatorheizvorrichtung und/oder eines Zusatzleistungsmoduls; Überwachen der Temperatur und/oder des Stroms für die Maschinenölheizvorrichtung und/oder die Maschinenkühlmittelheizvorrichtung und/oder die Kühlmittelumwälzpumpe und/oder das Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem und/oder die Glühkerze und/oder die Hochspannungsbatterieheizvorrichtung und/oder die Sauerstoffsensorheizvorrichtung und/oder die Katalysatorheizvorrichtung und/oder das Zusatzleistungsmodul; und Steuern der Maschinenölheizvorrichtung und/oder der Maschinenkühlmittelheizvorrichtung und/oder der Kühlmittelumwälzpumpe und/oder des Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems und/oder der Glühkerze und/oder der Hochspannungsbatterieheizvorrichtung und/oder der Sauerstoffsensorheizvorrichtung und/oder der Katalysatorheizvorrichtung und/oder des Zusatzleistungsmoduls innerhalb von Stromgrenzwerten und/oder Temperaturgrenzwerten und/oder nach Betriebsvorrang.