DE102009046890A1 - Variable Spannungsregelungseinrichtung und Verfahren für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

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Yongkak Choi
Sungtae Yongin Kim
Kumlim Choi
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Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Eine Einrichtung zum Steuern einer Spannung, die zu elektronischen Vorrichtungen in einem Hybridfahrzeug geliefert wird, die umfasst: eine Hauptbatterie zum Speichern von Energie, die zu einem Elektromotor des Fahrzeugs geliefert wird; eine Hilfsbatterie zum Speichern von Energie, die zu elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs geliefert wird; einen DC/DC-Wandler in Niederspannung (LDC) zum Umwandeln einer hohen Spannung der Hauptbatterie in eine niedrige Spannung, und Liefern der niedrigen Spannung zu der Hilfsbatterie und zu den elektronischen Vorrichtungen; und einen Leistungscontroller zum Steuern der Energie der Hauptbatterie, des LDC und der Hilfsbatterie. Der Leistungscontroller regelt die Spannung, die zu den elektronischen Vorrichtungen geliefert wird, mit einer niedrigen Spannung, einer Referenzspannung, die höher als die niedrige Spannung ist, und einer hohen Spannung, die höher als die Referenzspannung ist, gemäß einem Zustand des Leerlaufstops, einem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand, einem Beschleunigungszustand, und einem Bremszustand des Fahrzeugs.

Description

  • QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2009-0069834 , welche am 30. Juli 2009 eingereicht wurde, und die für alle Zwecke in vollem Umfang durch diese Bezugnahme hierin umfasst ist.
  • Hintergrund
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannungsregelungseinrichtung und ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug, das die Kraftstoffeffizienz verbessern kann.
  • Stand der Technik
  • Im Allgemeinen umfasst ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle – HEV) wie in 1 gezeigt einen Motor, einen Elektromotor, der direkt an den Motor als Hauptantriebsquelle des Fahrzeugs angeschlossen ist, eine Kupplung und ein Getriebe zur Kraftübertragung, einen Umrichter der den Motor und den Elektromotor etc. betreibt, einen DC/DC-Wandler und eine Hochspannungsbatterie. Es umfasst weiterhin eine Hybridsteuerung, eine Elektromotorsteuerung, eine Batteriesteuerung, eine ECU für die Steuerung des Motors, und eine TCU für die Getriebesteuerung, welche angeschlossen sind, um durch eine CAN-Kommunikation miteinander in Verbindung zu stehen.
  • Die Hybridsteuerung ist eine High-Level-Steuerung, die im Allgemeinen alle Funktionen in dem Hybridfahrzeug regelt, während sie mit einer oder mehreren Low-Level-Steuerungen direkt oder indirekt in Verbindung steht. Sie kann zum Beispiel das Drehmoment, die Geschwindigkeit und die Menge des Stromerzeugungsdrehmoments des Elektromotors regeln, während sie mit der Elektromotorsteuerung auf einem vorherbestimmten Weg in Verbindung steht. Sie kann ebenfalls eine Relaissteuerung ausführen und eine Fehlfunktion erfassen, die den Motorstart betrifft, während sie mit der ECU auf einem vorherbestimmten Weg in Verbindung steht.
  • Weiterhin kann die Hybridsteuerung die Temperatur, die Spannung, den Strom und den SOC (State of Charge – Ladungszustand) der Batterie erfassen, das Drehmoment und die Geschwindigkeit des Elektromotors gemäß dem SOC regeln, während sie mit der Batteriesteuerung in Verbindung steht, und die durch einen Fahrer gewünschte Geschwindigkeit beibehalten, während sie mit der TCU in Verbindung steht.
  • Ferner kann die Hybridsteuerung die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers regeln, um die Energie entsprechend den Zuständen des Fahrzeugs effizient zu verteilen, während sie die Bedarfsinformation des Fahrers (Gaspedal, Bremse) und die derzeitigen Zustände der Steuerungen (MCU, BMS, ECU, TCU) überwacht, so dass es der DC/DC-Wandler ermöglicht, Energie entsprechend einer elektrischen Gerätelast des Fahrzeugs zu liefern und eine 12 V-Batterie wirksam zu laden.
  • Die Hochspannungsbatterie kann Energie liefern, um den Elektromotor und den DC/DC-Wandler zu betreiben, und die Batteriesteuerung kann die Ladungsmenge der Hochspannungsbatterie einstellen, während sie die Spannung, den Strom, die Temperatur der Hochspannungsbatterie überwacht.
  • In Verbindung mit der Steuerung des DC/DC-Wandlers kann die ECU und die TCU ein Bremssignal empfangen, und wie weit ein Gaspedal niedergedrückt ist, und der Hybridsteuerung Informationen bereitstellen, um die Ladungsenergie des Fahrzeugs zu bestimmen.
  • Mit der oberhalb beschriebenen Anordnung kann die Kraftstoffeffizienz erhöht werden und das Abgasverhalten verbessert werden.
  • Andererseits sind Hybridfahrzeuge im Allgemeinen mit einer Lichtmaschine zum Laden der Batterie ausgerüstet. Eine herkömmliche aus dem Stand der Technik bekannte Lichtmaschine arbeitet derart, dass sie eine Referenzspannung gemäß der Umgebungstemperatur und der Drehzahl (RPM) einstellt und erzeugt, so dass eine hohe, konstante Spannung zum Verhindern einer Entladung einer Hilfsbatterie beibehalten wird. Wenn eine Spannungsabnahme für eine vorbestimmte Zeitdauer auftritt, regelt die Lichtmaschine die zu erhöhende Referenzspannung durch Erhöhen der RPM. Zusätzlich regelt sie die zu erhöhende RPM oder das Motordrehmoment durch Erzeugen eines bestimmten Signals, entsprechend einer hohen elektrischen Gerätelast.
  • Im Falle von Hybridfahrzeugen, die mit solch einer Lichtmaschine ausgestattet sind, können Fehler und Fehlfunktionen beim Betrieb von Fahrzeugscheinwerfern oder Scheibenwischern erzeugt werden, da lediglich eine Hilfsbatterie mit den elektrischen Gerätelasten zum Zeitpunkt eines Eintretens eines Leerlaufstops beschäftigt ist. Weiterhin kann der Wirkungsgrad der Lichtmaschine in einem hohen RPM-Bereich verschlechtert werden. Die Kraftstoffeffizienz wird ebenfalls durch die Auslastung der Lichtmaschine während der Beschleunigung nachteilig beeinflusst. Ferner werden ein Batterietemperatursensor und eine Vorrichtung zum Überwachen der Spannung zur variablen Spannungsregelung benötigt, was zusätzliche Kosten erfordert.
  • Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht als Bestätigung oder jegliche Form eines Vorschlags angesehen werden, dass diese Information den Stand der Technik bildet, welcher bereits einem Fachmann bekannt ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Spannungsregelungseinrichtung und ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, das Spannungen regeln kann, die zu elektronischen Einrichtungen des Fahrzeugs geliefert werden, während eine Entladung der Hilfsbatterie verhindert wird, um dadurch die Kraftstoffeffizienz zu optimieren.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine variable Spannungsregelungseinrichtung für ein Hybridfahrzeug bereit. Die Vorrichtung umfasst eine Hauptbatterie, eine Hilfsbatterie, einen DC/DC-Wandler in Niederspannung (low-voltage DC/DC converter – LDC), und einen Leistungscontroller. Die Hauptbatterie kann eine Energie mit hoher Spannung speichern, die zu einem Elektromotor des Fahrzeugs geliefert wird. Die Hilfsbatterie kann eine Energie mit niedriger Spannung speichern, die zu elektronischen Einrichtungen des Fahrzeugs geliefert wird. Der LDC kann die Energie mit hoher Spannung der Hauptbatterie in die Energie mit niedriger Spannung umwandeln, die zu den elektronischen Einrichtungen geliefert wird. Der Leistungscontroller kann die Hauptbatterie, den LDC und die Hilfsbatterie regeln. Insbesondere kann der Leistungscontroller eine variable Spannungsregelung unter Verwendung einer niedrigen Spannung, einer Referenzspannung, die höher als die niedrige Spannung ist, und einer hohen Spannung, die höher als die Referenzspannung ist, gemäß einem. Zustand des Leerlaufstops, einem Zustand einer konstanten Fahrgeschwindigkeit, einem Beschleunigungszustand, und einem Bremszustand des Fahrzeugs ausführen.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein variables Spannungsregelungsverfahren für ein Hybridfahrzeug bereitstellen.
  • Die obigen und sonstige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert.
  • Es ist selbstverständlich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Diagramm eines Systemaufbaus eines allgemeinen Hybridfahrzeugs.
  • 2 stellt ein Beispiel des Betriebs der variablen Spannungsregelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 3 stellt einen Energiefluss einer elektrischen Gerätelast und eine Fahrzeugenergiefluss gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wenn sich das Fahrzeug in einem Leerlaufstopzustand befindet.
  • 4 stellt einen Energiefluss einer elektrischen Gerätelast und einen Fahrzeugenergiefluss dar, wenn sich das Fahrzeug in einem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand befindet.
  • 5 stellt einen Energiefluss einer elektrischen Gerätelast und einen Fahrzeugenergiefluss dar, wenn sich das Fahrzeug in einem Beschleunigungszustand befindet.
  • 6 stellt einen Energiefluss einer elektrischen Gerätelast und einen Fahrzeugenergiefluss dar, wenn sich das Fahrzeug in einem Bremszustand befindet.
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm, das ein variables Spannungsregelungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun ausführlich Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von welchen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen nachfolgend dargestellt sind und beschrieben werden. Während diese Erfindung(en) in Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung(en) auf jene beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil dazu sind die Erfindung(en) dazu vorgesehen, dass sie nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern ebenfalls verschiedenste Alternativen, Änderungen, gleichbedeutende Anordnungen und weitere Ausführungsformen umfassen, welche innerhalb des Geistes und dem Umfang der Erfindung umfasst sein können, wie sie durch die beigefügten Ansprüche bestimmt wird.
  • Bezug nehmend auf 2–7B werden eine variable Spannungsregelungseinrichtung und ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Verfahren und Vorrichtungen regeln die Spannung, die zu elektronischen Einrichtungen des Fahrzeugs gemäß den Fahrzuständen des Fahrzeugs geliefert wird.
  • Wie in 2 gezeigt, kann der Fahrzustand eines Hybridfahrzeugs in einen Leerlaufstopzustand, einen Beschleunigungszustand, einen konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand, und einen Bremszustand eingeteilt werden. Der Leerlauf-/Stoppzustand bezieht sich auf einen Zustand, wo das Fahrzeug angehalten wird und der Motor ebenfalls gestoppt wird. Der Beschleunigungszustand bezieht sich auf einen Zustand, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Der konstante Fahrgeschwindigkeitszustand bezieht sich auf einen Zustand, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant ist. Der Bremszustand bezieht sich auf einen Zustand, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.
  • In dem Stoppzustand (Leerlauf-/Stoppzustand) entsprechend dem Abschnitt 200 von 2, wird der Motor nicht betrieben und die Lichtmaschine wird nicht betrieben. Da die Energie nicht ausreicht, um die Scheinwerfer, Scheibenwischer, und weitere elektrische Einrichtungen des Fahrzeugs zu betreiben, kann demzufolge ein Fehler oder eine Fehlfunktion auftreten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es in dem Leerlauf-/Stoppzustand geregelt, so dass die Hauptbatterie Strom zu elektrischen Einrichtungen durch einen DC/DC-Wandler in Niederspannung (Low Voltage DC/DC converter – LDC) liefert. Um eine Entladung einer Hilfsbatterie des Fahrzeugs zu verhindern, wird eine Steuerung bei einer niedrigen Spannung ausgeführt, die die Entladung der Hilfsbatterie nicht ermöglicht. Die niedrige Spannung kann zum Beispiel 12.8 V betragen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Steuerung abwechselnd bei der niedrigen Spannung und einer Referenzspannung ausgeführt, die höher als die niedrige Spannung ist. Die Referenzspannung kann zum Beispiel 13.9 V betragen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Da der Strom geregelt wird, um sogar beim Leerlauf/Stopp von der Hauptbatterie geliefert zu werden, wird die Hilfsbatterie nicht entladen. Ferner ist es durch Abwechseln der niedrigen Spannung und der Referenzspannung möglich, die Energieeffizienz und Kraftstoffeffizienz verglichen mit dem Stand der Technik zu verbessern, welcher lediglich bei der Referenzspannung erzeugt. Durch Abwechseln der Spannungen wird verglichen mit dem Stand der Technik ebenfalls die Ladeeffizienz erhöht, wo eine konstante Spannung erzeugt wird.
  • In dem Beschleunigungszustand entsprechend dem Abschnitt 205 von 2, wird eine Stromerzeugungsregelung des LDC ausgeführt. Die LDC-Stromerzeugung berechnet, wenn eine Last von einem Fahrzeug erzeugt wird, die erzeugte Last als die Menge an Stromverbrauch des LDC und erzeugt Strom unter Verwendung des Elektromotors, der an den Motor angeschlossen ist. Die erzeugte Energie wird nicht verwendet um die Hauptbatterie zu laden, sondern wird direkt zu der elektrischen Gerätelast durch den LDC geliefert. Da das Verfahren zum Laden der Hauptbatterie unterlassen wird, ist es möglich, einen Energieverlust zu verringern. Die LDC-Stromerzeugungsregelung wird ebenfalls verwendet, um den SOC der Hauptbatterie auszugleichen, und wenn der SOC hoch ist, wird die LDC-Stromerzeugungsregelung abgeschaltet und der Stromverlust der elektrischen Gerätelast wird nur durch die Energie der Hauptbatterie bestimmt.
  • Da Strom durch den Elektromotor erzeugt wird wenn die LDC-Stromerzeugungsregelung verwendet wird, kann indessen die Kraftstoffeffizienz nicht maximal sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Faktoren, die die Kraftstoffeffizienz in dem Beschleunigungszustand verringern können, durch Abschalten der LDC-Stromerzeugungsregelung beseitigt, und der benötigte Strom wird durch die Energie der Hauptbatterie gewonnen. Ferner wird die Energienutzung der Hauptbatterie durch Ausführen einer Steuerung bei einer niedrigen Spannung (z. B. 12.8 V) maximal verringert. Im Falle einer erheblichen elektrischen Gerätelast (z. B. über 300 W) ist eine Steuerung bei einer niedrigen Spannung jedoch nicht ausreichend. Wie in 2 gezeigt wird demzufolge eine Steuerung bei einer niedrigen Spannung (z. B. 12.8 V) durch die Energie der Hauptbatterie ausgeführt, wenn die elektrische Gerätelast gering ist, und wird bei der Referenzspannung (z. B. 13.9 V) ausgeführt, wenn die elektrische Gerätelast ansteigt.
  • In dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand entsprechend dem Abschnitt 210 von 2 wird eine Steuerung bei der niedrigen Spannung für eine erste vorbestimmte Zeit ausgeführt, und bei der Referenzspannung für eine zweite vorbestimmte Zeit ausgeführt, die mit der ersten vorbestimmten Zeit identisch sein kann oder sich von ihr unterscheidet, so dass die Kraftstoffeffizienz verglichen mit einem Fahrzeug verbessert wird, in welchem eine Steuerung lediglich bei der Referenzspannung ausgeführt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine gewünschte Energiemenge durch Überwachen der elektrischen Gerätelast des Fahrzeugs zu erzeugen und zu verwenden. Es gibt zahlreiche Verfahren zum Überwachen der elektrischen Gerätelast. Wenn die elektrische Gerätelast erzeugt wird, kann zum Beispiel die elektrische Gerätelast durch Abtrennen des Ausgangs der Hauptbatterie und Messen des Stroms überwacht werden, der zu der elektrischen Gerätelast geliefert wird.
  • In dem Bremszustand entsprechend dem Abschnitt 215 von 2 wird ein Strom durch Bremsrückgewinnung unter Verwendung eines Elektromotors erzeugt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden sowohl die Hauptbatterie als auch die Hilfsbatterie durch den erzeugten Strom geladen, und der Strom von der Hauptbatterie und der Hilfsbatterie werden zu der elektrischen Gerätelast geliefert. Demzufolge wird eine Steuerung der hohen Spannung (z. B. 14.1 V) ausgeführt.
  • Andererseits ist es möglich, den Zustand der Hilfsbatterie zu überprüfen, und hierzu wird die Menge eines Stromverbrauchs des Fahrzeugs von einem Wert eines Stromverbrauchs berechnet, der im Voraus durch Empfangen eines Signals von einem Fahrzeugteil, das eine große elektrische Gerätelast aufweist, berechnet wird. Es ist ebenfalls möglich, den Zustand der Hilfsbatterie durch Vergleichen eines Werts zu überprüfen, der durch Überwachen der Menge des augenblicklichen Stromverbrauchs des LDC erhalten wird.
  • Der Leerlauf-/Stoppzustand (220) von 2 ist der gleiche wie der Stoppzustand (200) von 2, und er kann eine Steuerung der hohen Spannung (14.1 V) umfassen, falls die Batterie ein Laden benötigt.
  • Die Einrichtungen und Verfahren zur variablen-Spannungsregelung werden nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf 3 bis 6 erläutert.
  • Bezug nehmend auf 3 wird in dem Leerlauf-/Stoppzustand ein Laden nicht ausgeführt, da der Motor gestoppt ist. Demzufolge ist die Energie nur von der Hilfsbatterie nicht ausreichend, um die elektrische Gerätelast zu bewältigen. Um den Energiemangel auszugleichen, liefert gemäß der vorliegenden Erfindung die Hauptbatterie (Hochspannungsbatterie) ebenfalls Energie zu der elektrischen Gerätelast durch den LDC. In diesem Betrieb wird eine Steuerung bei einer niedrigen Spannung ausgeführt, wo eine Entladung der Hilfsbatterie nicht auftritt. Im Allgemeinen kann die niedrige Spannung beispielsweise 12.8 V betragen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Wie oberhalb erläutert, wird die Steuerung abwechselnd bei einer niedrigen Spannung und einer Referenzspannung ausgeführt, die höher als die niedrige Spannung ist, wie zum Beispiel 13.9 V. Während der Reglung bei einer niedrigen Spannung liefern sowohl die Hilfsbatterie und die Hauptbatterie Energie zu der elektrischen Gerätelast des Fahrzeugs. Während der Steuerung bei der Referenzspannung wird Energie zu der elektrischen Gerätelast des Fahrzeugs durch die Hauptbatterie und die Hilfsbatterie geliefert, und eine Hauptbatterie (Hochspannungsbatterie) kann zum Laden verwendet werden, wenn die Restladung der Hilfsbatterie gering ist. Die abwechselnde Spannungsregelung kann auf unterschiedlichsten Wegen ausgeführt werden. Als Beispiel kann ein Abwechseln der niedrigen Spannung und der Referenzspannung durch Einstellen der Ausgangsspannung durch den DC/DC-Wandler ausgeführt werden. In einem weiteren Beispiel kann es durch Bilden eines Schalters oder einer Schaltung zu den Eingangs-/Ausgangsklemmen der Hilfsbatterie ausgeführt werden. Vorzugsweise kann die Steuerung durch eine separate Steuereinheit ausgeführt werden. Sie kann ebenfalls vorzugsweise durch die BMS, ECU, oder weitere vorhandene Steuereinrichtungen ausgeführt werden.
  • Bezug nehmend auf 4 werden in dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand eine niedrige Spannung und eine Referenzspannung abwechselnd geregelt. Die Hauptbatterie kann in dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand geladen werden. Folglich kann die Energie, die erzeugt wird, um die Hauptbatterie zu laden, direkt zu der elektrischen Gerätelast geliefert werden. Da der Ladevorgang und der Entladevorgang weggelassen wird, kann demzufolge die Energieeffizienz erhöht werden.
  • Wie in dem Diagramm einer Steuerung der niedrigen Spannung (12.8 V) von 4 gezeigt, kann die Energie, die zu der elektrischen Gerätelast geliefert wird, die Energie der Hilfsbatterie sein, die durch den Elektromotor erzeugt wird, wenn die Steuerung der niedrigen Spannung in dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand ausgeführt wird. Ferner kann Energie durch eine Hochspannungsbatterie geliefert werden.
  • Andererseits wird wie in dem Diagramm einer Referenzspannungsregelung (13.9 V) von 4B gezeigt, die Energie, die durch den Elektromotor erzeugt wird, zu der elektrischen Gerätelast geliefert, wenn die Referenzspannungsregelung ausgeführt wird. In diesem Betrieb kann die Hilfsbatterie ebenfalls geladen werden, oder Energie kann zu der elektrischen Gerätelast von der Hauptbatterie oder der Hilfsbatterie geliefert werden, wenn die übrige Batterieladung nicht ausreichend ist.
  • Bezug nehmend auf 5 wird in dem Beschleunigungszustand der Strom der Hauptbatterie verwendet, um den Elektromotor zu beschleunigen. Um den Stromverbrauch so weit wie möglich zu verringern, wird daher eine niedrige Spannung zu der elektrischen Gerätelast des Fahrzeugs geliefert. Das heißt, die Energie der Hauptbatterie und der Hilfsbatterie wird bei einer niedrigen Spannung zu der elektrischen Gerätelast geliefert. In der oberhalb beschriebenen Steuerung der niedrigen Spannung ist es möglich, den gesamten Energieverbrauch durch Verringern des Energieverbrauchs der Hauptbatterie zu verringern. Wenn die elektrische Gerätelast des Fahrzeugs groß ist, (z. B. 300 W oder höher) wird jedoch die Referenzspannung beibehalten.
  • Bezug nehmend auf 6 wird in dem Bremszustand Energie in dem Elektromotor durch Bremsrückgewinnung erzeugt, wodurch die Hauptbatterie geladen wird. Währenddessen wird die erzeugte Energie zum Laden sowohl der Hauptbatterie als auch der Hilfsbatterie verwendet, und es wird die Energie geliefert, die der elektrischen Gerätelast entspricht. In diesem Betrieb wird die Hilfsbatterie mit einem hohen Wirkungsgrad durch eine Steuerung der hohen Spannung (z. B. 14.1 V) geladen.
  • Um Strom zu elektrischen Einrichtungen eines Fahrzeugs zu liefern, ist es möglich: den Strom der Hauptbatterie oder der Hilfsbatterie zu verwenden; den Strom direkt zu verwenden, der durch den Elektromotor erzeugt wird, ohne die Hauptbatterie oder die Hilfsbatterie zu verwenden; oder den Strom direkt zum Laden der Hauptbatterie zu verwenden, der in der Bremsrückgewinnung erzeugt wird, abhängig von den Ladezuständen der Hauptbatterie. Wenn eine Klimaanlage des Fahrzeugs eingeschaltet ist, wird indessen eine Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt, wenn sich die Gangstufe in der P-Stellung oder der N-Stellung befindet, und wenn sich die Gangstufe in anderen Stellungen befindet, wird die Steuerung bei einer niedrigen Spannung ausgeführt, wenn die Gebläsestufe maximal ist, und abwechselnd bei der niedrigen Spannung und der Referenzspannung ausgeführt, wenn die Gebläsestufe nicht maximal ist. Demzufolge ist es möglich, das Verhältnis der Abschnitte geeignet zu verteilen, die durch die Steuerung der niedrigen Spannung und die Referenzspannungsregelung während der Steuerung genutzt werden.
  • Ferner wird die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt, wenn wenigstens ein Scheinwerfer eingeschaltet ist, um Änderungen der Lichthelligkeit aufgrund von Spannungsänderungen zu verhindern. Wenn die Änderungen der Lichthelligkeit aufgrund von Spannungsänderungen sehr gering sind, kann jedoch die niedrige Spannung oder die hohe Spannung in bestimmten Teilen einbezogen werden.
  • Ferner wird im Falle eines Betriebs von wenigstens einem Scheibenwischer die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt, um Änderungen des Scheibenwischerbetriebs aufgrund von Spannungsänderungen zu verhindern. Jedoch kann ähnlich wie im Falle der Scheinwerfer die niedrige Spannung oder die hohe Spannung in bestimmten Teilen einbezogen werden.
  • Das variable Spannungsregelungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • Es wird bestimmt, ob sich ein Fahrzeug in dem Leerlauf-/Stoppzustand (708) befindet. Falls es bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in dem Leerlauf-/Stoppzustand befindet, wird eine Steuerung abwechselnd bei einer niedrigen Spannung und einer Referenzspannung ausgeführt (710).
  • Wenn es bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug nicht in einem Leerlauf-/Stoppzustand befindet und eine Klimaanlage des Fahrzeugs abgeschaltet ist, wird die Steuerung bei der Referenzspannung (714) ausgeführt. Wenn sich das Fahrzeug nicht in dem Leerlauf-/Stoppzustand befindet und die Klimaanlage eingeschaltet ist, wird andererseits die Stellung der Gangstufe des Fahrzeugs bestimmt (716). Wenn es bestimmt wird, dass sich die Gangstufe in der P-Stellung oder N-Stellung befindet, wird die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt (718). Wenn sie sich in den Fahrstellungen befindet, wie zum Beispiel in der D-Stellung, R-Stellung, und L-Stellung und die Gebläsestufe der Klimaanlage maximal ist, wird die Steuerung bei der niedrigen Spannung ausgeführt, während die Last des Motors verringert wird (722). Wenn die Gebläsestufe der Klimaanlage nicht maximal ist, wird währenddessen die Steuerung abwechselnd bei der niedrigen Spannung und der Referenzspannung ausgeführt, um die Effizienz des Energieverbrauchs zu verbessern (724).
  • Es wird bestimmt, ob das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (z. B. 10 km/h) oder weniger fährt. Wenn das Fahrzeug mit der vorbestimmten Geschwindigkeit oder weniger fährt (706) und der Accel-Position-Sensor (APS), die Bremse, und der Leerlauf-/Stopp abgeschaltet sind, wird die Stellung der Gangstufe bestimmt (754). Wenn sich die Gangstufe in der P-Stellung oder der N-Stellung befindet, wird die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt. Wenn sie sich in den Fahrstellungen, wie zum Beispiel der D-Stellung, R-Stellung, und L-Stellung befindet und die Klimaanlage eingeschaltet ist (758) und die Gebläsestufe maximal ist (762), wird die Steuerung bei der niedrigen Spannung ausgeführt, um die Last des Motors zu verringern (764). Falls die Gebläsestufe nicht maximal ist, sogar wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist, wird die Steuerung abwechselnd bei der niedrigen Spannung und der Referenzspannung ausgeführt (766). Wenn die Klimaanlage ausgeschaltet wird, wird indessen die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt (760).
  • Es wird bestimmt, ob sich das Fahrzeug in dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand befindet (748). Wenn sich das Fahrzeug in dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand befindet und wenn das Verhältnis der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen Referenzwert aufweist oder geringer ist, die Gangstufe einen Referenzwert aufweist oder geringer ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem vorbestimmten Bereich ist, das APS eingeschaltet ist, und die Bremse abgeschaltet ist, wird die Steuerung abwechselnd bei der niedrigen Spannung und der Referenzspannung ausgeführt (752).
  • Andererseits, falls die Brems eingeschaltet ist, das APS eingeschaltet ist, oder die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der vorbestimmte Wert (z. B. 10 km/h) (725) ist und wenn der Leerlauf/Stopp abgeschaltet ist (728), wird bestimmt, ob sich die Gangstufe in der R-Stellung oder der L-Stellung (730) befindet. Falls es bestimmt wird, dass sich die Gangstufe in der R-Stellung oder der L-Stellung befindet, wird die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt. Wenn sich die Gangstufe in den anderen Stellungen befindet, wird bestimmt, ob sich die elektrische Gerätelast unterhalb einer vorbestimmten Höhe befindet (z. B. 300 W) (734). Falls es bestimmt wird, dass die elektrische Gerätelast geringer ist als die vorbestimmte Höhe, wird bestimmt, ob ein Bremszustand vorliegt (736). Falls es bestimmt wird, dass die Bremse eingeschaltet ist oder das APS ausgeschaltet ist, wird die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt (732), und falls es bestimmt wird, dass das APS eingeschaltet ist und die Bremse ausgeschaltet ist, wird die Steuerung bei der niedrigen Spannung ausgeführt (738). Falls es bestimmt wird, dass die elektrische Gerätelast größer als die vorbestimmte Höhe ist, wird andererseits bestimmt, ob der Bremszustand vorliegt (740). Wenn es bestimmt wird, dass die Bremse eingeschaltet ist oder dass die Bremse abgeschaltet ist und das APS abgeschaltet ist, wird die Steuerung bei der hohen Spannung ausgeführt (742). Wenn es bestimmt wird, dass die Bremse ausgeschaltet ist und das APS eingeschaltet ist (744) und es bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug nicht in dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand befindet (748), wird die Steuerung bei der Referenzspannung ausgeführt (750).
  • Die Einrichtungen und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bieten verschiedenste Vorteile. Zum Beispiel ist es möglich, die Kraftstoffeffizienz durch Ändern der Spannung zu verbessern, während ein Entladen der Hilfsbatterie verhindert wird, und variable Steuerungen in verschiedenen Abschnitten von Fahrzuständen eines Fahrzeugs zu verwirklichen. Ferner können Fehler verringert werden, da sowohl die Hilfsbatterie als auch die Hauptbatterie im Leerlauf/Stopp mit der elektrischen Gerätelast beschäftigt sind.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen der bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zum Zweck der Veranschaulichung und Erläuterung dargelegt worden. Sie sind nicht dazu vorgesehen, die Erfindung vollständig darzulegen oder auf die bestimmten offenbarten Formen zu beschränken, und zahlreiche Modifikationen und Änderungen sind im Lichte der obigen Lehren offensichtlich möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es dadurch einem Fachmann zu ermöglichen, verschiedenste beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ebenso wie verschiedenste Alternativen und Modifikationen davon, zu schaffen und zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Umfang der Erfindung durch die hierzu beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten bestimmt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - KR 10-2009-0069834 [0001]

Claims (5)

  1. Variable Spannungsregelungseinrichtung für ein Hybridfahrzeug, wobei die Einrichtung aufweist: eine Hauptbatterie zum Speichern von Energie mit hoher Spannung, die zu einem Elektromotor des Fahrzeugs geliefert wird; eine Hilfsbatterie zum Speichern von Energie mit niedriger Spannung, die zu elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs geliefert wird; einen DC/DC-Wandler in Niederspannung (LDC) zum Umwandeln der Energie mit hoher Spannung der Hauptbatterie in die Energie mit niedriger Spannung, die zu den elektronischen Vorrichtungen geliefert wird; und einen Leistungscontroller zum Steuern der Hauptbatterie, des LDC, und der Hilfsbatterie, wobei der Leistungscontroller eine variable Spannungsregelung mittels einer niedrigen Spannung, einer Referenzspannung, die höher als die niedrige Spannung ist, und einer hohen Spannung, die höher als die Referenzspannung ist, gemäß einem Zustand des Leerlaufstops, einem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand, einem Beschleunigungszustand, und einem Bremszustand des Fahrzeugs ausführt.
  2. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung durch den Leistungscontroller ausgeführt wird: abwechselnd bei der niedrigen Spannung und der Referenzspannung, wenn sich das Fahrzeug in dem Leerlaufstoppzustand befindet; abwechselnd bei der niedrigen Spannung und der Referenzspannung, wenn sich das Fahrzeug in dem konstanten Fahrgeschwindigkeitszustand befindet; die Steuerungszeit der abwechselnden Steuerung variabel ist bei der niedrigen Spannung, falls die Energie, die für die elektronischen Vorrichtungen benötigt wird, nicht höher als ein vorbestimmter Wert ist, und bei der Referenzspannung, falls die Energie, die für die elektronischen Vorrichtungen benötigt wird, höher als ein vorbestimmter Wert ist, wenn sich das Fahrzeug in dem Beschleunigungszustand befindet; und bei der hohen Spannung, wenn sich das Fahrzeug in dem Bremszustand befindet.
  3. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei: wenn eine Klimaanlage des Fahrzeugseingeschaltet ist, die Steuerung durch den Leistungscontroller ausgeführt wird: bei der Referenzspannung, wenn sich eine Gangstufe in einer P-Stellung oder einer N-Stellung befindet; bei der niedrigen Spannung, wenn sich die Gangstufe in den anderen Stellungen befindet und die Gebläsestufe maximal ist; und abwechselnd bei der niedrigen Spannung und der Referenzspannung, wenn sich die Gangstufe in den anderen Stellungen befindet und die Gebläsestufe nicht maximal ist.
  4. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung durch den Leistungscontroller bei der Referenzspannung ausgeführt wird, wenn wenigstens ein Scheinwerfer des Fahrzeugs eingeschaltet ist oder wenigstens ein Scheibenwischer des Fahrzeugs betrieben wird.
  5. Spannungsregelungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung durch den Leistungscontroller ausgeführt wird, so dass die Energie von der Hauptbatterie oder der Hilfsbatterie zu den elektronischen Vorrichtungen geliefert werden kann, die Energie, die durch den Elektromotor erzeugt wird, zu den elektronischen Vorrichtungen geliefert werden kann, ohne die Energie von der Hauptbatterie oder der Hilfsbatterie zu verwenden, oder die Energie zum Laden der Hauptbatterie, abhängig vom Ladezustand der Hauptbatterie zu den elektronischen Vorrichtungen geliefert werden kann.
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