DE102010018447A1

DE102010018447A1 - Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs und Fahrzeugsteuersystem

Info

Publication number: DE102010018447A1
Application number: DE102010018447A
Authority: DE
Inventors: Edward D. Grand Blanc Tate Jr.; Charles A. Milford Massoll; Anthony L. Davisburg Posawatz; John R. Royal Oak Ferris; Madhusudan West Bloomfield Raghavan; Damon R. Troy Frisch; Partha P. Farmington Hills Goswami
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2030-04-28
Also published as: US20100280687A1; US8170737B2; DE102010018447B4; CN101920702A; CN101920702B

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs und ein entsprechendes Fahrzeugsteuersystem geschaffen, die durch Einstellen des Schwellenmindestladezustands der Batterie, d. h. des Ladezustands der Batterie, bei dem die Maschine gestartet wird, um zu ermöglichen, dass die Batterieladung aufgefüllt wird, in Übereinstimmung mit einem Fahrzeugort den Betrieb in einem rein elektrischen Betriebsmodus für eine erweiterte Reichweite ermöglichen. Die Maschine wird ebenfalls gestartet, wenn das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von einem Langzeitparkort ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs und auf ein Fahrzeugssteuersystem
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Moderne Fahrzeugantriebsstränge können zwei Leistungsquellen wie etwa eine Brennkraftmaschine und einen Motor enthalten. Die Maschine nutzt Kraftstoff, während der Motor in einer Batterie gespeicherte elektrische Energie nutzt, wobei er die Energie in mechanische Energie umwandelt, um das Fahrzeug voranzutreiben. In einem elektrischen Parallelhybridantriebsstrang ist außer der Vortriebsleistung, die von dem Motor verfügbar ist, die Maschine mechanisch mit den Rädern verbunden, um das Fahrzeug voranzutreiben. In einem Antriebsstrang, der üblicherweise als ein elektrischer Reihenhybridantriebsstrang bezeichnet wird, ist die Maschine nur über den Generator und über den Motor funktional mit den Rädern verbunden und gibt es keine direkte mechanische Verbindung zwischen der Maschine und den Rädern.
Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite können elektrischen Reihenhybridantriebssträngen ähnlich sein und nutzen üblicherweise eine verhältnismäßig große Batterie, um ausreichend elektrische Leistung bereitzustellen, um den Motor mit Leistung zu versorgen, um das Fahrzeug für eine verhältnismäßig lange Fahrreichweite in einem rein elektrischen Mo dus voranzutreiben. Einige Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge sind so konfiguriert, dass die Batterie durch eine fahrzeugexterne Leistungsquelle nachgeladen werden kann, wobei sie gelegentlich als Plugin- oder Steckdosenhybridfahrzeuge bezeichnet werden, da sie das Nachladen durch Einstecken in ein Energieversorgungsnetz zu Hause oder im Büro ermöglichen können. Diese und andere Typen von Hybridfahrzeugen können vom Anfang bis zum Ende vieler typischer Fahrten in einem rein elektrischen Modus arbeiten, ohne dass die Maschine jemals eingeschaltet wird. Dieser Betrieb erhöht die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und verringert Fahrzeugemissionen, wovon ein hoher Prozentsatz kurz nach dem Maschinenstart auftritt, wenn die Maschine mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur läuft. Diese Vorteile des Betriebs im rein elektrischen Modus müssen gegenüber dem Potential für erhöhten Batterieverschleiß abgewogen werden, der auftreten kann, da der Batterieladezustand auf einen niedrigeren Pegel verringert wird, während die Betriebsreichweite in dem rein elektrischen Modus erweitert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es werden ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsantriebsstrangs und ein entsprechendes Fahrzeugsteuersystem geschaffen, die den Betrieb in einem rein elektrischen Betriebsmodus für eine erweiterte Reichweite ermöglichen, indem der Mindestladezustand der Batterie in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugort eingestellt wird. Der Mindestzustand der Batterieladung ist der Ladezustand der Batterie, bei dem die Maschine gestartet wird, um zu veranlassen, dass die Batterieladung aufgefüllt wird. Ein ”Ladezustand” einer Batterie, wie er hier verwendet wird, ist ein Maß für die verbleibende Energie, die in der Batterie gespeichert ist. Der Ladezustand kann durch direkte Messung von Eigenschaften der Batterie gemessen werden, durch Messungen der Spannung, des Stroms und der Temperatur oder unter Verwendung irgendwelcher anderer Verfahren gefolgert werden. Darüber hinaus ist ein ”rein elektrischer Modus” ein Betriebsmodus, bei dem die gesamte Leistung durch den Motor unter Verwendung der gespeicherten Batterieleistung bereitgestellt wird und die Maschine nicht gestartet wird.
Genauer kann das Verfahren die Betriebsreichweite des rein elektrischen Modus dadurch erweitern, dass es ermöglicht, dass unter bestimmten Umständen eine zusätzliche Batterieladung über ein vorgegebenes Minimum hinaus verwendet wird. Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs enthält das Überwachen eines Ladezustands der Batterie und das Bestimmen, ob die Maschine während des Betriebs in einem rein elektrischen Betriebsmodus zu starten ist, wenigstens teilweise auf der Grundlage des Ladezustands der Batterie und der Tatsache, ob das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von irgendeinem einer Mehrzahl vorgegebener Orte ist. Die Orte sind jene, an denen das Fahrzeug wahrscheinlich angehalten wird und die Maschine ausgeschaltet wird und die unter Verwendung einer verhältnismäßig kleinen Menge zusätzlicher Batterieladung erreicht werden können. Eine ”vorgegebene Entfernung” kann sowohl eine Fahrentfernung als auch eine Differenz der Höhe zwischen dem Fahrzeug und dem jeweiligen Ort enthalten. Das Verfahren kann das Starten der Maschine enthalten, wenn entweder der Ladezustand der Batterie geringer als ein erster vorgegebener Ladezustand ist und das Fahrzeug nicht innerhalb der vorgegebenen Entfernung von irgendeinem der Orte ist oder wenn der Ladezustand der Batterie geringer als ein zweiter vorgegebener Ladezustand ist, der noch niedriger als der erste vorgegebene Ladezustand ist.
Außerdem kann das Verfahren verwendet werden, um den Ladezustand der Batterie vor dem Langzeitparken und/oder vor Ereignissen, in denen das Fahrzeug für längere Zeitdauern ungenutzt und von dem Elektrizitätsnetz getrennt bleiben kann, zu erhöhen, die hier alle als ”Langzeitparkereignisse” bezeichnet werden, die an ”Langzeitparkorten” auftreten. Genauer können die vorgegebenen Orte Langzeitparkorte enthalten und kann das Verfahren bestimmen, dass die Maschine zu starten ist, wenn der Ladezustand der Batterie geringer als ein dritter (höherer) vorgegebener Ladezustand ist und wenn das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von einem der Langzeitparkorte (entweder derselben oder einer anderen vorgegebenen Entfernung als der für die Reichweitenerweiterung verwendeten) ist. Somit kann der Mindestbatterieladezustand, bei dem die Maschine gestartet wird, erhöht werden, sodass die Maschine startet, was bewirkt, dass der Generator den Ladezustand der Batterie in Erwartung von etwas Entleerung während des Langzeitparkereignisses erhöht, falls das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von einem Langzeitparkort ist.
Ein entsprechendes Fahrzeugsteuersystem enthält einen Fahrzeugantriebsstrang, der eine Maschine, einen Motor, einen Generator und eine Batterie aufweist. Die Batterie ist funktional mit dem Motor verbunden, um den Motor mit Leistung zu versorgen, um das Fahrzeug unter Verwendung von in der Batterie gespeicherter Energie vorzutreiben. Die Maschine ist mit dem Generator verbunden, um den Generator mit Leistung zu versorgen, und der Generator ist mit dem Motor und mit der Batterie verbunden, um elektrische Leistung dafür bereitzustellen. Mit der Batterie ist funktional ein Prozessor verbunden und zum Bestimmen des Ladezustands der Batterie konfiguriert. Mit dem Prozessor ist funktional ein Datenspeichermedium verbunden und weist eine Datenbank von Informationen, die geographische Orte angeben, einschließlich eines ersten Satzes geographischer Orte, die Batterieladeorte repräsentieren, von Orten für Parkereignisse, die länger als eine vorgegebene Zeitdauer sind, von Orten für Parkereignisse, die kürzer als die vorgegebene Zeitdauer sind, und von Fahrzeugzielen auf. Der Prozessor ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob ein gegenwärtiger Ort des Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von irgendeinem der Orte in dem ersten Satz ist, und um während des Betriebs in einem rein elektrischen Modus die Maschine zu starten, falls entweder (i) der Ladezustand der Batterie geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist und das Fahrzeug nicht innerhalb der vorgegebenen Entfernung von irgendeinem der Orte des ersten Satzes ist, die Batterieladeorte, Orte für Parkereignisse kürzer als die vorgegebene Zeitdauer und Fahrzeugziele repräsentieren; (ii) der Ladezustand der Batterie geringer als ein zweiter vorgegebener Ladezustand ist, der geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist; oder (iii) der Ladezustand der Batterie geringer als ein dritter vorgegebener Ladezustand ist, der höher als der zweite vorgegebene Ladezustand ist, und das Fahrzeug innerhalb der vorgegebenen Entfernung (oder einer anderen vorgegebenen Entfernung) von wenigstens einem der Orte des ersten Satzes, die einen Ort für Parkereignisse länger als die vorgegebene Zeitdauer repräsentieren, ist.
Die obigem Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen ohne Weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten für die Ausführung der Erfindung hervor, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Aufriss-Teilschnittansicht eines Fahrzeugs, das einen Antriebsstrang und ein Navigationssystem aufweist;
2 ist eine schematische Darstellung des in dem Fahrzeug aus 1 enthaltenen Navigationssystems;
3 ist ein Abschnitt einer Karte, die verschiedene in einer Datenbank gespeicherte Fahrzeugorte zeigt;
4 ist eine graphische Darstellung, die einen Ladezustand der Batterie des Fahrzeugs aus 1 während einer ersten und einer zweiten Fahrt darstellt; und
5 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs des Fahrzeugs aus 1 darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Kraftfahrzeug 10, das eine Fahrzeugkarosserie 14 enthält. Wie der Fachmann auf dem Gebiet versteht, sind eine Mehrzahl von Rädern 18 drehbar in Bezug auf die Karosserie 14 angebracht und halten die Karosserie 14 über den Boden. Außerdem enthält das Fahrzeug 10 einen Antriebsstrang 22. In der gezeigten Ausführungsform enthält der Antriebsstrang 22 einen Elektromotor 26, der einen Rotor (nicht gezeigt) aufweist, der mit wenigstens einem der Räder 18 funktional verbunden ist, um Drehmoment zum Vorantreiben des Fahrzeugs 10 darauf zu übertragen. Außerdem enthält der Antriebsstrang 22 eine Batterie 30, die funktional mit dem Motor 26 verbunden ist und zum wahlweisen Zuführen elektrischer Energie zu dem Motor 26 konfiguriert ist. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt eine Vielzahl von Batteriekonfigurationen, die im Umfang der beanspruchten Erfindung genutzt werden können, wie etwa Blei, Lithiumionen, Nickel-Cadmium, Nickelmetallhydrid usw. Wie eine ”Batterie” hier verwendet wird, kann sie mehrere Batterien oder Zellen enthalten, die, z. B. in Reihe oder parallel, funktional verbunden sind, um elektrische Energie zuzuführen.
Ferner enthält der Antriebsstrang 22 in der gezeigten Ausführungsform eine Maschine 34 und einen Generator 38. Wie der Fachmann auf dem Gebiet versteht, ist die Maschine 34 funktional mit dem Generator 38 verbunden, um den Generator 38 anzutreiben, was veranlasst, dass der Generator 38 elektrische Energie erzeugt. Der Generator 38 ist funktional mit der Batterie 30 verbunden, um dazu elektrische Energie zuzuführen, um die Batterie 30 nachzuladen. Außerdem ist der Generator 38 funktional mit dem Motor 26 verbunden, um dazu wahlweise elektrische Energie zuzuführen. Ein Antriebsstrangsteuermodul 39 steuert in Abhängigkeit von dem Fahrerleistungsbefehl, dem Ladezustand der Batterie 30 usw. den Fluss elektrischer Energie zwischen dem Generator 38, dem Motor 26 und der Batterie 30.
Der Antriebsstrang 22 in der gezeigten Ausführungsform wird üblicherweise als ein elektrischer Reihenhybridantriebsstrang mit erweiterter Reichweite bezeichnet. Innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung können andere elektrische Hybridantriebsstrangkonfigurationen wie etwa elektrische Parallelhybridantriebsstränge genutzt werden. Wie im Folgenden diskutiert wird, ist der Antriebsstrang 22 in der gezeigten Ausführungsform so konfiguriert, dass die Maschine 34 in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Batterie 30 und einer Entfernung des Fahrzeugs 10 von geographischen Orten, die als in einer Datenbank 54 gespeicherte Daten repräsentiert sind, arbeitet. Genauer ist der Antriebsstrang 22 so konfiguriert, dass er nur unter Verwendung der in der Batterie 30 gespeicherten Energie arbeitet, bis die Menge der Energie in der Batterie 30, die zum Vorantreiben des Fahrzeugs 10 verfügbar ist, unter einem ersten, einem zweiten oder einem dritten vorgegebenen Ladezustand SOC1, SOC2 oder SOC3 liegt, die in 3 gezeigt und im Folgenden weiter diskutiert sind, wobei das Antriebsstrangsteuermodul 39 zu dieser Zeit veranlassen kann, dass die Maschine 34 arbeitet (d. h. die Maschine 34 startet), was wiederum veranlasst, dass der Generator 38 die Batterie 30 nachlädt und elektrische Energie an den Motor 26 überträgt, um das Fahrzeug voranzutreiben.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Antriebsstrang 22 ein elektrischer Plugin-Hybridantriebsstrang mit erweiterter Reichweite, in dem die Batterie 30 durch eine fahrzeugexterne elektrische Quelle (wie etwa das Elektrizitätsnetz) nachladbar ist. Die fahrzeugexterne Quelle (nicht gezeigt) ist mit einem Ladeanschluss 31 an der Batterie verbindbar, der ein Stecker, eine induktive Verbindung oder ein anderer bekannter Ladungsübertragungsmechanismus sein kann.
Außerdem enthält das Fahrzeug 10 ein Navigationssystem 42, das in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie 14 eingebaut ist. Bezugnehmend auf 2 enthält das Navigationssystem 42 einen Prozessor 44, eine Fahrzeugort-Detektierungsvorrichtung, die in der gezeigten Ausführungsform ein Empfänger 50 des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) ist, eine Berührungsbildschirmanzeige 52 und ein Datenspeichermedium 54. In dem Datenspeichermedium 54 sind in 4 dargestellte Informationen gespeichert, die einen Umgebungsbereich und einen Satz von Fahrzeugorten darin, d. h. eine Kartendatenbank, repräsentieren und die auf der Anzeige 52 in Bezug auf den Ort des Fahrzeugs 10 veranschaulicht werden können. Alternativ können die globalen Positionsbestimmungskoordinaten des Satzes von Orten allein, ohne die verbleibenden Karteninformationen wie etwa Straßen in dem Datenspeichermedium gespeichert sein. In einer solchen Ausführungsform würden die Daten über das GPS 50 und den Prozessor 44 an das Datenspeichermedium übertragen und wäre keine Anzeige 52 vorgesehen. Die globalen Positionsbestimmungskoordinaten enthalten Höheninformationen.
Der Prozessor 42 ist ferner funktional mit dem Antriebsstrangsteuermodul 39 verbunden und sendet an das Steuermodul 39 elektrische Signale, die das Steuermodul 39 anweisen, die Maschine 34 zu starten, wenn der Prozessor 44 das in Bezug auf 5 beschriebene Verfahren 400 zum Steuern des Antriebsstrangs 22 ausführt, mit dem Ergebnis, dass die Maschine 34 gestartet wird (d. h. in einem Ladungserhaltungsmodus arbeitet).
3 zeigt schematisch einen das Fahrzeug 10 umgebenden geographischen Bereich 100, der eine Mehrzahl globaler Positionsbestimmungskoordinaten 102 enthält, die zum Unterteilen des Bereichs in Fahrgebiete 104 verwendet werden. Verschiedene potentielle oder frühere Fahrzeugorte, wie sie durch repräsentative Daten in der Datenbank 54 gespeichert sind, enthalten Ladeorte 106, die in 3 durch eine sternartige Form repräsentiert sind, programmierte Adressen 108, die durch eine Bautenform repräsentiert sind, Kurzzeitparkorte 110, die durch eine achteckige Stoppzeichenform repräsentiert sind, Langzeitparkorte 112, die durch eine X-Form repräsentiert sind. Die programmierten Adressen 108 können frühere Ziele des Fahrzeugs 10 oder potentielle Ziele sein. Untergebiete (auch als Ausweitungsgebiete bezeichnet), die den Bereich innerhalb einer vorgegebenen Entfernung D1 (oder von Entfernungen) der verschiedenen Orte angeben, sind mit einem Vollkreis (Untergebiete, die Ladeorte 106 umgeben) oder mit einem Strichkreis (Untergebiete, die programmierte Adressen [engl.: addressees] 108 und Parkorte 110, 112 umgeben) angegeben. Es wird angemerkt, dass die Untergebiete, die die Langzeitparkorte 112 umgeben, einen Bereich innerhalb einer größeren vorgegebenen Entfernung D2 von dem Langzeitparkort 112 als die Kurzzeitparkorte 110 abdecken). Alternativ kann D2 gleich D1 sein.
Die in dem Bereich 100 gezeigten Informationen sind in der Datenbank 54 gespeichert und können als eine Karte auf dem Anzeigebildschirm 52 angezeigt werden oder, falls das Fahrzeug 10 alternativ nur mit einem GPS 50 und einem Prozessor 44 ausgestattet ist, sind die Informationen als durch das GPS 50 bestimmte geographische Koordinaten in der Datenbank 54 gespeichert. Das heißt, in Ausführungsformen, die ein GPS 50, aber keine Anzeige 52 oder eine in der Datenbank 54 gespeicherte Kartendatenbank aufweisen, sind die den Orten 106, 108, 110, 112 entsprechenden globalen Positionsbestimmungskoordinaten in der Datenbank 54 gespeichert worden, während sich das Fahrzeug 10 während früherer Fahrzeugfahrten an diesen Orten befand. Außerdem kann das Verfahren 400 das GPS 50 anweisen, vor Beginn einer Fahrt die Position des Fahrzeugs beim Zündschlüssel-Ein zu bestimmen, sodass der Prozessor 44 daraufhin die Entfernung zwischen dem Fahrzeug und zuvor gespeicherten Orten berechnen kann. Bei einem Navigationssystem 42, das eine in der Datenbank 54 gespeicherte Kartendatenbank enthält, sind in der Kartendatenbank sogar Orte enthalten, bei denen sich das Fahrzeug physikalisch nie zuvor befand (d. h. potentielle, aber nicht frühere Orte).
Das Fahrzeug 10 ist in dem Bereich 100 an einem gegenwärtigen Fahrzeugort 10A gezeigt, während es entlang einer mit dicken Strichen angegebenen Fahrtroute 114 fährt. Eine alternative Fahrtroute 116 ist mit kürzeren Strichen gezeigt. Der Ladezustand der Batterie 30, während das Fahrzeug 10 entlang der Fahrt 1 mit der Fahrtroute 114 fortschreitet oder entlang der Fahrt 2 mit der Fahrtroute 116 fortschreitet, ist in der graphischen Darstellung aus 4 als die Kurven 214 und 216 angegeben und ergibt sich von dem Prozessor 44 und von dem Controller 39, die den Antriebsstrang 22 gemäß dem Verfahren 400 aus 5 steuern. Das Verfahren 400 bestimmt während des Betriebs in einem rein elektrischen Modus auf der Grundlage vorgegebener Mindestladezustände in der Batterie (d. h. Ladungsschwellenwerte) zusammen mit der Nähe des Fahrzeugs 10 zu den verschiedenen Orten 106, 108, 110, 112 aus 3, ob die Maschine 34 zu starten ist.
Bezugnehmend auf 5 steuert das Verfahren 400 den Antriebsstrang 22, um unter bestimmten Umständen die Entfernung zu erweitern, die das Fahrzeug 10 in einem rein elektrischen Modus angetrieben wird, ohne dass die Maschine 34 startet. Genauer erweitert der Prozessor 44, wenn der Batterieladezustand einen vorgegebenen Mindestpegel SOC1 (in 4 gezeigt) erreicht, bei dem der Prozessor 44 die Maschine 34 normalerweise starten würde, sodass die Batterieladung durch den Generator 38 aufgefüllt werden kann, wenn der Prozessor bestimmt, dass das Fahrzeug 10 innerhalb der Nähe bestimmter Orte ist, die es wahrscheinlich machen, dass das Fahrzeug 10 in Kürze ausgeschaltet wird, den rein elektrischen Modus, um einen Maschinenstart während der Fahrt zu verhindern.
Das Verfahren 400 wird in Bezug auf das Fahrzeug 10, das sich entlang der Fahrtroute 114 in Fahrt 1 aus 3 bewegt, mit dem resultierenden Batterieladezustand 214 aus 4 beschrieben. Das Verfahren beginnt im Block 402 und schreitet zum Block 404 fort, währenddessen Ortsdaten 106, 108, 110, 112 in der Datenbank 54 gespeichert werden. Wie oben diskutiert wurde, können die Ortsdaten 106, 108, 110, 112 nur frühere Fahrzeugorte repräsentieren, wie sie durch das GPS 50 angegeben sind, wobei der Block 404 in diesem Fall vor dem Start der Fahrt 1 ausgeführt wird. Wenn das Fahrzeug ein Navigationssystem 42 aufweist, das die gespeicherte Kartendatenbank enthält, wird daraufhin vor der Fahrt 114 der Block 404 ausgeführt, wenn die Kartendatenbank in der Datenbank 54 gespeichert ist. Das System 42 kann ebenfalls in der Lage sein, frühere Fahrzeugorte zusammen mit in der Kartendatenbank angegebenen Orten zu speichern, sodass die Ortsdaten 106, 108, 110, 112 Orte repräsentie ren, die sowohl (durch frühere tatsächliche Orte des Fahrzeugs 10) gelernt als auch (aus der Kartendatenbank) gefolgert sein können. Am Anfang der Fahrt bestimmt das GPS 50 den Anfangsort des Fahrzeugs 10 und kann der Prozessor 44 daraufhin die relativen Positionen der gespeicherten Orte bestimmen.
Während das Fahrzeug 10 fährt, wird im Block 406 der Ladezustand der Batterie 30 überwacht, um zu bestimmen, ob der Batterieladezustand geringer als ein vorgegebener erster Ladezustand ist, der in 4 als SOC1 gezeigt ist. Da das Fahrzeug 10 beim Beginn der Fahrt 1 innerhalb der vorgegebenen Entfernung D von den Orten 106, 108 und 110 ist, stellt der Prozessor 44, wenn vom Anfangspunkt A zum Punkt B gefahren wird (siehe 3), was in der graphischen Darstellung aus 4 der Zeitdauer von 0 bis T1 entspricht, den Ladezustandsschwellenwert für den Start der Maschine 34 aus im Folgenden diskutierten Gründen auf einen niedrigeren, zweiten vorgegebenen Ladezustand SOC2 ein. Wie in 4 gezeigt ist, hat die Batterie 30 unter den besonderen beispielhaften Umständen der Fahrt 1 einen viel höheren Ladezustand als entweder SOC1 oder SOC2. Während das Fahrzeug während der Zeitdauer von T1 bis T3 fährt, ist der Batterie-SOC nicht geringer als der vorgegebene erste Ladezustand SOC1, sodass das Verfahren 400 vom Block 406 zum Block 416 fortschreitet, in dem der Prozessor 44 bestimmt, ob der Batterie-SOC geringer als ein dritter vorgegebener Ladezustand SOC3 ist. Der dritte vorgegebene Ladezustand SOC3 ist sowohl höher als der erste vorgegebene Ladezustand SOC1 als auch als der zweite vorgegebene Ladezustand SOC2. Bis näherungsweise in der Mitte zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T3 ist der durch die graphische Darstellung der Kurve 214 repräsentierte Batterieladezustand höher als SOC3, sodass das Verfahren 400 vom Block 416 zum Block 418 fortschreitet. Im Block 418 bestimmt das Verfahren 400, ob das Fahrzeug 10 innerhalb einer zweiten vorgegebenen Entfernung D2 (siehe 3) von einem Langzeitparkort 112 ist. Da sich das Fahrzeug, wie in 3 offensichtlich ist, während der Fahrt 114 nie innerhalb einer solchen Entfernung von einem Langzeitparkort 112 bewegt, schreitet das Verfahren 400 zu Block 412 fort und setzt den Betrieb des Fahrzeugs 10 in einem rein elektrischen Modus fort (d. h. startet die Maschine 34 nicht). Daraufhin schreitet das Verfahren 400 zum Block 420 fort und prüft, um zu bestimmen, ob der Zündschlüssel aus ist (d. h., ob die Fahrt vorüber ist), und setzt beim Block 406 fort, wenn der Zündschlüssel nicht aus ist. Wenn der Zündschlüssel aus ist, endet das Verfahren 400 beim Block 422.
Unter der Annahme, dass der Zündschlüssel nicht aus ist, schreitet das Verfahren 400 über die Blöcke 406, 416, 418, 412 und 420 bis zum Zeitpunkt T3 fort, wenn der Ladezustand der Batterie 30 geringer als der erste vorgegebene Ladezustand SOC1 ist. Bei diesem Punkt schreitet das Verfahren 400 vom Block 406 zum Block 408 fort, in dem eine Bestimmung erfolgt, ob das Fahrzeug 10 innerhalb der Entfernung D1 von einem Ladeort 106, einem Kurzzeitparkort 110 oder einem Ziel wie etwa einer programmierten Adresse 108 ist. In der beispielhaften Fahrtroute 114 aus 3 ist das Fahrzeug 10 innerhalb der Entfernung D1 der programmierten Adresse 108, nachdem das Fahrzeug 10 den Punkt C passiert hat. Dementsprechend bewegt sich das Verfahren 400 vom Block 408 zum Block 413 und bestimmt, ob der Ladezustand der Batterie 30 geringer als der zweite vorgegebene Ladezustand SOC2 ist. Wenn nicht, wird daraufhin die Maschine 34 nicht gestartet und der Antriebsstrang 22 zum Fortsetzen des Betriebs im rein elektrischen Modus gesteuert. Da das Fahrzeug 10 nahe einem wahrscheinlichen Ende der Fahrt 1 (d. h. innerhalb einer vorgegebenen Entfernung D1 von den Orten 106, 108, 110) ist, wird in einem Bemühen, einen Maschinenstart zu verhindern, somit zugelassen, dass sich die Batterie 30 auf einen abgesenkten Ladezustand SOC2 entleert.
Wenn der Batterieladezustand dagegen geringer als der zweite vorgegebene Ladezustand SOC2 ist, bewegt sich das Verfahren 400 daraufhin vom Block 413 zum Block 414 und wird die Maschine 34 gestartet, sodass der Generator 38 Energie zu der Batterie 30 hinzufügen kann. Da die Fahrt 1 endet, kurz bevor der Batterie-SOC den zweiten vorgegebenen Ladezustand SOC2 erreicht, wird die Maschine 34 während der Fahrt 1 nicht gestartet. Somit ist die Elektroantriebsreichweite des Fahrzeugs 10 durch Absenken des Maschinenstartschwellenwerts (d. h. des Batterieladezustands, bei dem die Maschine gestartet wird) von dem ersten vorgegebenen Ladezustand SOC1 auf den zweiten vorgegebenen Ladezustand SOC2 erweitert worden.
Durch Anwendung des Verfahrens 400 auf die Steuerung des Antriebsstrangs 22, während sich das Fahrzeug 10 entlang der Fahrtroute 116 aus 3 bewegt, wobei der entsprechende Batterieladezustand durch die Kurve 216 aus 4 repräsentiert ist, während sich das Fahrzeug 10 zwischen den Punkten E und F bewegt, bleibt der Batterieladezustand SOC über dem ersten vorgegebenen Ladezustand SOC1 und kommt das Fahrzeug 10 nicht innerhalb der vorgegebenen Entfernung D2 von irgendwelchen Langzeitparkorten 112, sodass das Verfahren der Reihe nach vom Block 402, 404, 406, 416, 418, 412, 420 und zurück zu 406 oder vom Block 406, 416, 412, 420, 422 fortschreitet.
Zwischen den Punkten F und G auf der Fahrtroute 116, die dem Zeitpunkt T2 bis zum Zeitpunkt T4 entspricht, ist das Fahrzeug 10 innerhalb der vorgegebenen Entfernung D2 des Langzeitparkorts 112, sodass sich das Verfahren 400 vom Block 416 zum Block 418, daraufhin zum Block 414 bewegt und die Maschine 34 gestartet wird. Das Verfahren 400 erwartet, dass das Fahrzeug 10 am Ort 112 geparkt wird und erhöht somit vor dem Parkenden Ladezustand der Batterie, da dem Langzeitparken eine höhere erwartete Batterieladungsentladung zugeordnet ist. Allerdings bewegt sich das Fahrzeug 10 gemäß der Fahrtroute 116 tatsächlich nicht zu dem Langzeitparkort 112 und bewegt sich stattdessen vom Punkt G zum Punkt H, wo die Fahrt 2 endet. Zwischen den Punkten G und H, die dem Zeitpunkt T4 bis zum Zeitpunkt T5 entsprechen, beantwortet das Verfahren somit die Abfrage des Blocks 416 verneinend, wobei das Fahrzeug vom Punkt G zum Punkt H im rein elektrischen Modus arbeitet, was die zwischen dem Zeitpunkt T4 und dem Zeitpunkt T5 auf der Kurve 216 offensichtliche Abnahme des Batterieladezustands veranlasst.
Somit ist das Fahrzeug 10 mit dem Prozessor 44 und mit dem Controller 39 zum Ausführen des Verfahrens 400 konfiguriert, um Maschinenstarts während Fahrten unter Bedingungen, die andernfalls das Starten der Maschine rechtfertigen würden, zu verhindern, wenn das Fahrzeug 10 in der Nähe von Orten ist, an denen es wahrscheinlich abgeschaltet wird, nachdem es nur für eine zusätzliche kurze Zeitdauer eine zusätzliche kurze Entfernung gefahren ist. Es wird betrachtet, dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und andere Vorteile dessen, dass die Maschine 34 während solcher Fahrten nicht gestartet wird, den potentiellen Batterieverschleiß infolgedessen, dass die Batterie auf einen verhältnismäßig niedrigeren Ladezustand herabgezogen wird, aufwiegen. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren 400, dass die Batterie 30 auf einen ausreichenden Pegel (den vorgegebenen Ladezustand SOC3) geladen wird, falls innerhalb einer kurzen Zeitdauer wahrscheinlich ein Langzeitparkereignis stattfindet, was somit angibt, dass die Nachteile im Zusammenhang mit dem Start der Maschine 34 durch die Fähigkeit, vor einem Langzeitparkereignis eine vollständiger geladene Batterie 30 zu haben, aufgewogen wird.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu verwirklichen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der eine Maschine, einen Motor und eine Batterie aufweist; wobei die Batterie funktional mit dem Motor verbunden ist, um den Motor mit Leistung zu versorgen, um das Fahrzeug unter Verwendung von in der Batterie gespeicherter Energie voranzutreiben; wobei das Verfahren umfasst: Überwachen eines Ladezustands der Batterie; Bestimmen, ob die Maschine während des Betriebs in einem rein elektrischen Betriebsmodus einzuschalten ist, wenigstens teilweise auf der Grundlage des Ladezustands der Batterie und der Tatsache, ob das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von wenigstens einem einer Mehrzahl von Orten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Orte frühere Orte des Fahrzeugs während des Ladens der Batterie, frühere Parkorte oder frühere Ziele des Fahrzeugs sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Daten, die die Orte repräsentieren, in einer Kartendatenbank gespeichert sind; und bei dem die Orte auf der Grundlage anderer Informationen als früherer Orte des Fahrzeugs ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Überwachen des Ladezustands der Batterie das Bestimmen enthält, ob ein Ladezustand der Batterie geringer als ein erster vorgegebener Ladezustand ist; wobei das Bestimmen, ob die Maschine während des Betriebs in einem rein elektrischen Betriebsmodus einzuschalten ist, das Bestimmen enthält, ob das Fahrzeug innerhalb der vorgegebenen Entfernung von einem Ersten der Orte ist; und ferner umfassend: Starten der Maschine, falls entweder der Ladezustand der Batterie geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist und das Fahrzeug nicht innerhalb der vorgegebenen Entfernung von dem ersten Ort ist oder der Ladezustand der Batterie geringer als ein zweiter vorgegebener Ladezustand ist, der geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist.
Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der eine Maschine, einen Motor und eine Batterie aufweist; wobei die Batterie funktional mit dem Motor verbunden ist, um den Motor mit Leistung zu versorgen, um das Fahrzeug unter Verwendung von in der Batterie gespeicherter Energie voranzutreiben; wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen, ob ein Ladezustand der Batterie während des Betriebs in einem rein elektrischen Modus geringer als ein erster vorgegebener Ladezustand ist; Bestimmen, ob das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von einem ersten Ort ist; und Starten der Maschine, falls entweder der Ladezustand der Batterie geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist und das Fahrzeug nicht innerhalb der vorgegebenen Entfernung von dem ersten Ort ist oder der Ladezustand der Batterie geringer als ein zweiter vorgegebener Ladezustand ist, der geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist, das ferner insbesondere umfasst: Speichern von Daten, die Orte des Fahrzeugs während Batterieladeereignissen, während Parkereignissen, die weniger als eine vorgegebene Zeitdauer dauern, und von Fahrzeugzielen angeben; wobei der erste Ort einer der als Daten gespeicherten Orte ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der erste Ort auf der Grundlage anderer Informationen als früherer Orte des Fahrzeugs in einer gespeicherten Kartendatenbank als ein Ladeort, als ein Ort für Parkereignisse, die weniger als eine vorgegebene Zeitdauer dauern, oder als ein Fahrzeugziel klassifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die vorgegebene Entfernung eine erste vorgegebene Entfernung ist und bei dem das Verfahren ferner umfasst: Bestimmen, ob das Fahrzeug innerhalb einer zweiten vorgegebenen Entfernung von einem zweiten Ort ist; und Starten der Maschine, falls der Ladezustand der Batterie geringer als ein dritter vorgegebener Ladezustand ist, der höher als der erste vorgegebene Ladezustand ist, und das Fahrzeug innerhalb der zweiten vorgegebenen Entfernung von dem zweiten Ort ist, wobei das Verfahren insbesondere ferner umfasst: Speichern von Daten, die Orte des Fahrzeugs während Parkereignissen angeben, die länger als eine vorgegebene Zeitdauer dauern; wobei der zweite Ort einer der als Daten gespeicherten Orte ist, die Orte des Fahrzeugs während Parkereignissen angeben, die länger als die vorgegebene Zeitdauer dauern, und/oder bei dem der zweite vorgegebene Ort in einer gespeicherten Kartendatenbank auf der Grundlage anderer Informationen als früherem Parken des Fahrzeugs bei dem zweiten vorgegebenen Ort als ein potentieller Ort klassifiziert wird, bei dem das Fahrzeug mehr als eine vorgegebene Zeitdauer geparkt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die vorgegebene Entfernung ein Bruchteil einer vorgegebenen rein elektrischen Fahrreichweite ist, die auf der Grundlage eines Volladezustands der Batterie bestimmt wird.
Fahrzeugsteuersystem, das umfasst: einen Fahrzeugantriebsstrang, der eine Maschine, einen Motor, einen Generator und eine Batterie aufweist; wobei die Batterie funktional mit dem Motor verbunden ist, um den Motor mit Leistung zu versorgen, um das Fahrzeug unter Verwendung von in der Batterie gespeicherter Energie voranzutreiben; wobei die Maschine mit dem Generator verbunden ist, um den Generator mit Leistung zu versorgen, und wobei der Generator mit dem Motor und mit der Batterie verbunden ist, um elektrische Leistung dorthin zuzuführen; einen Prozessor, der funktional mit der Batterie verbunden und zum Bestimmen des Ladezustands der Batterie konfiguriert ist; ein Datenspeichermedium, das eine Datenbank aufweist, die geographische Orte angibt, die einen ersten Satz geographischer Orte enthalten, die Batterieladeorte, Orte für Parkereignisse länger als eine vorgegebene Zeitdauer, Orte für Parkereignisse kürzer als die vorgegebene Zeitdauer und Fahrzeugziele repräsentieren; und wobei der Prozessor konfiguriert ist zum: Bestimmen, ob ein gegenwärtiger Ort des Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von irgendeinem der Orte in dem ersten Satz liegt; Starten der Maschine während des Betriebs in einem rein elektrischen Modus, falls entweder der Ladezustand der Batterie geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist und das Fahrzeug nicht innerhalb der vorgegebenen Entfernung von irgendeinem der Orte des ersten Satzes, die Batterieladeorte, Orte für Parkereignisse kürzer als die vorgegebene Zeitdauer und Fahrzeugziele repräsentieren, ist; der Ladezustand der Batterie geringer als ein zweiter vorgegebener Ladezustand ist, der geringer als der erste vorgegebene Ladezustand ist; oder der Ladezustand der Batterie geringer als ein dritter vorgegebener Ladezustand ist, der höher als der zweite vorgegebene Ladezustand ist, und das Fahrzeug innerhalb der vorgegebenen Entfernung von wenigstens einem der Orte des ersten Satzes, die einen Ort für Parkereignisse länger als die vorgegebene Zeitdauer repräsentieren, ist.
System nach Anspruch 9, bei dem der Prozessor und das Datenspeichermedium in einem Navigationssystem enthalten sind, das ferner eine Kartendatenbank, die den Satz von Orten beschreibt, und einen Anzeigebildschirm, der zum Anzeigen des gegenwärtigen Orts des Fahrzeugs konfiguriert ist, enthält, und/ oder bei dem die Batterie dafür konfiguriert ist, durch eine fahrzeugexterne elektrische Quelle nachgeladen zu werden.