DE102016108190A1

DE102016108190A1 - Batterieladezustandssteuerung unter Verwendung von Routenvorschaudaten

Info

Publication number: DE102016108190A1
Application number: DE102016108190.6A
Authority: DE
Inventors: Wei Liang; Yanan Zhao; Ming Lang Kuang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2016-11-10
Also published as: CN106114497A; US20160325726A1; US9809214B2; CN106114497B

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine und mindestens eine Steuerung. Ein erster Kraftmaschinenzyklusbefehl basierend auf Routeninformationen und ein zweiter Kraftmaschinenzyklusbefehl unabhängig von Routeninformationen werden generiert. Die Kraftmaschine wechselt den Zustand gemäß dem ersten Kraftmaschinenzyklusbefehl, wenn der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl den Übergang zulässt. Wenn ein erstes Kraftmaschinenzyklusprofil basierend auf Routeninformationen mindestens eine Anzahl von Kraftmaschinenzyklen umfasst, wird die Kraftmaschine gemäß dem ersten Kraftmaschinenzyklusprofil zyklisiert, andernfalls wird die Kraftmaschine gemäß einem Kraftmaschinenzykluszustand zyklisiert, welcher unabhängig von Routeninformationen abgeleitet ist. Das Fahrzeug umfasst eine Traktionsbatterie. Ein Ladezustand der Traktionsbatterie wird gemäß einem Zielladezustand, welcher unter Verwendung von Routeninformationen abgeleitet ist, und einer Basisbatterieleistungsreferenz, welche unabhängig von Routeninformationen ist, gesteuert.

Description

Diese Anmeldung betrifft im Allgemeinen ein Management eines Batterieladezustands unter Verwendung von Routeninformationen.
HINTERGRUND
Hybrid-Elektrofahrzeuge umfassen eine Kraftmaschine und eine Traktionsbatterie, um Leistung für den Betrieb des Fahrzeugs bereitzustellen. Der Antrieb wird von der Kraftmaschine und elektrischen Maschinen, welche über ein Getriebe mit den Rädern gekoppelt sind, bereitgestellt. Ein Energiemanagementsystem kann die Kraftmaschine und elektrischen Maschinen in verschiedenen Betriebsmodi betreiben, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Staatliche Vorschriften erfordern im Allgemeinen, dass Beschriftungen zur Kraftstoffwirtschaftlichkeit zum Zeitpunkt des Verkaufs an Fahrzeugen angebracht sind. Die auf den Beschriftungen aufgeführten Werte der Kraftstoffwirtschaftlichkeit werden basierend auf staatlich gelenkten Testverfahren bestimmt.
KURZFASSUNG
Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine und mindestens eine Steuerung, welche programmiert ist, um einen ersten Kraftmaschinenzyklusbefehl basierend auf Routeninformationen und einen zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl unabhängig von Routeninformationen zu generieren. Die mindestens eine Steuerung ist ferner programmiert, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl eine Kraftmaschine-Aus-Anforderung ist und der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl Kraftmaschine-Aus-Anforderungen zulässt, während die Kraftmaschine eingeschaltet ist, der Kraftmaschine zu befehlen, in den Aus-Zustand überzugehen.
Der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl kann die Kraftmaschine-Aus-Anforderung zulassen, wenn der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl nicht anfordert, dass die Kraftmaschine eingeschaltet ist. Der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl kann die Kraftmaschine-Aus-Anforderung vom ersten Kraftmaschinenzyklusbefehl zulassen, wenn der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl die Kraftmaschine-Aus-Anforderung nicht verhindert. Der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl kann die Kraftmaschine-Aus-Anforderung vom ersten Kraftmaschinenzyklusbefehl zulassen, wenn der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl keinen Kraftmaschinenzustand anfordert, welcher eine höhere Priorität als der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl aufweist.
Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl eine Kraftmaschine-Ein-Anforderung ist und der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl Kraftmaschine-Ein-Anforderungen zulässt, während die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, der Kraftmaschine zu befehlen, in den Ein-Zustand überzugehen. Der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl kann die Kraftmaschine-Ein-Anforderung vom ersten Kraftmaschinenzyklusbefehl zulassen, wenn der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl keinen Kraftmaschinenzustand anfordert, welcher eine höhere Priorität als der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl aufweist.
Das Fahrzeug kann ferner eine Traktionsbatterie umfassen. Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um einen Zielladezustand für die Traktionsbatterie basierend auf den Routeninformationen und eine Basisbatterieleistungsreferenz unabhängig von den Routeninformationen zu generieren. Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl mindestens eine vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen über die Route definiert, die Traktionsbatterie basierend auf dem Zielladezustand und der Basisbatterieleistungsreferenz zu laden und zu entladen. Der Zielladezustand für die Traktionsbatterie kann innerhalb eines ersten vorbestimmten Ladezustandsbereichs sein. Die Basisbatterieleistungsreferenz kann ein Leistungspegel sein, welcher gewählt ist, um einen Ladezustand der Traktionsbatterie innerhalb eines zweiten vorbestimmten Ladezustandsbereichs zu steuern, welcher den ersten vorbestimmten Ladezustandsbereich umfasst.
Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um die Traktionsbatterie gemäß einer Batterieleistungsreferenz zu laden und zu entladen, welche als eine Summe der Basisbatterieleistungsreferenz und einer Steuerstrategieausgabe basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielladezustand und einem Ladezustand der Traktionsbatterie abgeleitet ist. Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl weniger als die vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen über die Route definiert, die Traktionsbatterie gemäß der Basisbatterieleistungsreferenz zu laden und zu entladen. Die Basisbatterieleistungsreferenz kann auf einem gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf, einem Ladezustand der Traktionsbatterie und Batteriewartungs-Ladezustandsgrenzen basieren.
Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl weniger als eine vorbestimmte Anzahl von vorhergesagten Kraftmaschinenzyklen über eine Route definiert, die Kraftmaschine gemäß dem zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl zu befehlen. Die Routeninformationen können ein vorhergesagtes Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil und ein vorhergesagtes Straßenneigungsprofil umfassen. Der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl kann weniger als eine vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen definieren, wenn ein oder mehrere eines vorhergesagten Fahrzeuggeschwindigkeitsprofils größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit über eine Route sind und eines vorhergesagten Fahrerleistungsbedarfsprofils größer als eine vorbestimmte Leistung über die Route sind.
Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine und mindestens eine Steuerung, welche programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass ein Kraftmaschinenzyklusprofil, das von einem vorhergesagten Fahrerleistungsbedarf abgeleitet ist, der auf Routeninformationen basiert, eine Anzahl von Kraftmaschinenzyklen größer als eine vorbestimmte Anzahl aufweist, die Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschinenzyklusprofil zu zyklisieren und andernfalls die Kraftmaschine gemäß einem Kraftmaschinenzykluszustand zu zyklisieren, der von einem gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf abgeleitet ist, der unabhängig von den Routeninformationen ist.
Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um die Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschinenzykluszustand zu steuern, wenn der Kraftmaschinenzykluszustand einen Übergang verhindert, welchen das Kraftmaschinenzyklusprofil anfordert. Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um die Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschinenzykluszustand zu steuern, wenn der Kraftmaschinenzykluszustand einen Kraftmaschinenzustand anfordert, welcher eine höhere Priorität als das Kraftmaschinenzyklusprofil aufweist.
Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um in Reaktion darauf, dass das Kraftmaschinenzyklusprofil die Anzahl der Kraftmaschinenzyklen größer als die vorbestimmte Anzahl aufweist, eine Traktionsbatterie gemäß einem Zielladezustandsprofil zu laden oder zu entladen, das vom vorhergesagten Fahrerleistungsbedarfsprofil abgeleitet ist, und andernfalls die Traktionsbatterie gemäß einem Zielladezustandspegel zu laden oder zu entladen, der vom gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf abgeleitet ist. Die mindestens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um eine Kraftmaschinenleistungsanforderung auszugeben, welche auf einer Differenz zwischen dem Zielladezustandsprofil und einem gegenwärtigen Ladezustand der Traktionsbatterie basiert.
Ein Verfahren umfasst das Ausgeben eines Kraftmaschine-Aus-Befehls von einer Steuerung in Reaktion darauf, dass ein erster Kraftmaschinenzyklusbefehl, welcher auf Routeninformationen basiert, eine Kraftmaschine-Aus-Anforderung umfasst, und eines zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehls, welcher unabhängig von Routeninformationen ist, und der die Kraftmaschine-Aus-Anforderung zulässt, während eine Kraftmaschine eingeschaltet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschine-Aus-Befehl.
Das Verfahren kann ferner das Ausgeben eines Kraftmaschine-Ein-Befehls durch die Steuerung in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl eine Kraftmaschine-Ein-Anforderung umfasst und der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl die Kraftmaschine-Ein-Anforderung zulässt, während die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, und ein Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschine-Ein-Befehl umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Ausgeben eines ersten Zielladezustands durch die Steuerung für eine Traktionsbatterie basierend auf den Routeninformationen und einer Batterieleistungsreferenz unabhängig von den Routeninformationen und ein Laden und Entladen der Traktionsbatterie gemäß dem ersten Zielladezustand in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl mindestens eine vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen über die Route definiert, umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl in Reaktion darauf, dass der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl die Kraftmaschine-Aus-Anforderung nicht zulässt, umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl weniger als eine vorbestimmte Anzahl von vorhergesagten Kraftmaschinenzyklen über eine Route definiert, umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung eines Hybridfahrzeugs, welche typische Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht.
2 ist eine Darstellung einer möglichen Batteriepackanordnung, welche aus mehreren Zellen besteht und durch ein Batterieenergiesteuermodul überwacht und gesteuert wird.
3 ist eine mögliche Steuerungsarchitektur für ein Energiemanagementsystem.
4 ist eine graphische Darstellung, welche eine beispielhafte Ausgabe während des Betriebs zeigt.
5 ist ein Blockschaltbild einer möglichen Batterieladezustands-Verfolgungssteuerung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezielle strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um Fachleuten auf dem Gebiet den verschiedenartigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren. Wie Durchschnittsfachleute verstehen werden, können verschiedene, unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellte und beschriebene Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen gewünscht sein.
1 stellt ein typisches Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV, Plug-in Hybrid-Electric Vehicle) dar. Ein typisches Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 umfassen, welche mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 14 können fähig sein, als Motor oder Generator zu arbeiten. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einer Kraftmaschine 18 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 16 ist auch mechanisch mit einer Antriebswelle 20 gekoppelt, welche mechanisch mit den Rädern 22 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 14 können Antriebs- und Bremsfähigkeit bereitstellen, wenn die Kraftmaschine 18 ein- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 14 wirken auch als Generatoren und können Kraftstoffwirtschaftlichkeitsvorteile durch Rückgewinnung von Energie bereitstellen, welche normalerweise als Wärme in einem Reibungsbremssystem verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können auch Fahrzeugemissionen reduzieren, indem ermöglicht wird, dass die Kraftmaschine 18 bei effizienteren Drehzahlen arbeitet, und indem ermöglicht wird, dass das Hybrid-Elektrofahrzeug 12 unter gewissen Bedingungen im elektrischen Modus mit ausgeschalteter Kraftmaschine 18 betrieben wird.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 24 speichert Energie, welche von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Ein Fahrzeugbatteriepack 24 stellt typischerweise eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe bereit. Die Traktionsbatterie 24 ist mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen elektrisch gekoppelt. Ein oder mehrere Schütze 42 können die Traktionsbatterie 24 beim Öffnen von anderen Komponenten isolieren und die Traktionsbatterie 24 beim Schließen mit anderen Komponenten verbinden. Das Leistungselektronikmodul 26 ist auch elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 gekoppelt und stellt die Fähigkeit einer bidirektionalen Übertragung von Energie zwischen der Traktionsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 bereit. Beispielsweise kann eine Traktionsbatterie 24 eine Gleichstrom-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 mit einem dreiphasigen Wechselstrom-Strom arbeiten können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichstrom-Spannung in einen dreiphasigen Wechselstrom-Strom zum Betrieb der elektrischen Maschinen 14 umwandeln. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul 26 den dreiphasigen Wechselstrom-Strom von den elektrischen Maschinen 14, welche als Generatoren wirken, in die Gleichstrom-Spannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 24 kompatibel ist.
Die Traktionsbatterie 24 kann zusätzlich zur Bereitstellung von Energie für den Antrieb Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein Fahrzeug 12 kann ein Gleichstrom/ Gleichstrom-Wandlermodul 28 umfassen, welches die Hochspannungs- Gleichstrom-Ausgabe der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungs- Gleichstrom-Versorgung umwandelt, welche mit Niederspannungsfahrzeuglasten kompatibel ist. Ein Ausgang des Gleichstrom/ Gleichstrom-Wandlermoduls 28 kann elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. 12-V-Batterie) gekoppelt sein. Die Niederspannungssysteme können elektrisch mit der Hilfsbatterie gekoppelt sein. Andere Hochspannungslasten 46, wie beispielsweise Kompressoren und elektrische Heizungen, können mit dem Hochspannungsausgang der Traktionsbatterie 24 gekoppelt sein.
Das Fahrzeug 12 kann ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug sein, wobei die Traktionsbatterie 24 mittels einer externen Leistungsquelle 36 neu aufgeladen werden kann. Die externe Leistungsquelle 36 kann eine Verbindung zu einer elektrischen Steckdose sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch mit einem Ladegerät oder einer Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung (EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment) 38 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetz oder -gitter sein, wie von einem elektrischen Versorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Die EVSE 38 kann Schaltungen und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 elektrische Gleichstrom- oder Wechselstrom-Leistung bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladeverbinder 40 zum Einstecken in einen Ladeport 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeport 34 kann eine beliebige Art von Port sein, welcher ausgelegt ist, um Leistung von der EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeport 34 kann elektrisch mit einem Ladegerät oder On-Board-Leistungswandlungsmodul 32 gekoppelt sein. Das Leistungswandlungsmodul 32 kann die Leistung, welche von der EVSE 38 zugeführt wird, aufbereiten, um der Traktionsbatterie 24 ordnungsgemäße Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungswandlungsmodul 32 kann über eine Schnittstelle mit der EVSE 38 verbunden sein, um die Zuführung von Leistung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Verbinder 40 kann Stifte aufweisen, welche mit entsprechenden Vertiefungen des Ladeports 34 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, welche als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 44 können zum Abbremsen des Fahrzeugs 12 und zum Verhindern der Bewegung des Fahrzeugs 12 bereitgestellt sein. Die Radbremsen 44 können hydraulisch betätigt sein, elektrisch betätigt sein oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 44 können Teil eines Bremssystems 50 sein. Das Bremssystem 50 kann andere Komponenten für den Betrieb der Radbremsen 44 umfassen. Der Einfachheit halber stellt die Figur eine einzelne Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und einer der Radbremsen 44 dar. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und den anderen Radbremsen 44 ist impliziert. Das Bremssystem 50 kann eine Steuerung zur Überwachung und Koordinierung des Bremssystems 50 umfassen. Das Bremssystem 50 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 44 zum Abbremsen des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 50 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann auch autonom arbeiten, um Merkmale, wie beispielsweise Stabilitätssteuerung, zu implementieren. Die Steuerung des Bremssystems 50 kann ein Verfahren zum Anwenden einer angeforderten Bremskraft implementieren, wenn dies von einer anderen Steuerung oder Unterfunktion angefordert wird.
Eine oder mehrere elektrische Lasten 46 können mit dem Hochspannungsbus gekoppelt sein. Die elektrischen Lasten 46 können eine verbundene Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Lasten 46 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele von elektrischen Lasten 46 können ein Heizmodul oder ein Klimatisierungsmodul sein.
Elektronikmodule im Fahrzeug 12 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetze kommunizieren. Das Fahrzeugnetz kann eine Mehrzahl von Kanälen zur Kommunikation umfassen. Ein Kanal des Fahrzeugnetzes kann ein serieller Bus, wie beispielsweise ein Controller Area Network (CAN), sein. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzes kann ein Ethernet-Netz umfassen, welches durch die Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802-Familie von Standards definiert ist. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzes können diskrete Verbindungen zwischen Modulen umfassen und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 30 umfassen. Verschiedene Signale können über verschiedene Kanäle des Fahrzeugnetzes übertragen werden. Beispielsweise können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetz kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten umfassen, welche die Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetz ist nicht in 1 gezeigt, aber es kann impliziert werden, dass das Fahrzeugnetz sich mit einem beliebigen Elektronikmodul verbinden kann, welches im Fahrzeug 12 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC, Vehicle System Controller) 48 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Eine Traktionsbatterie 24 kann aus einer Vielzahl von chemischen Formulierungen konstruiert sein. Typische Batteriepackchemien können Blei-Säure, Nickel-Metallhydrid (NiMH) oder Lithium-Ionen sein. 2 zeigt ein typisches Traktionsbatteriepack 24 in einer einfachen Reihenkonfiguration von N Batteriezellen 72. Andere Batteriepacks 24 können jedoch aus einer beliebigen Anzahl von einzelnen Batteriezellen bestehen, welche in Reihe oder parallel oder einer bestimmten Kombination davon verbunden sind. Ein Batteriemanagementsystem kann eine oder mehrere Steuerungen, wie beispielsweise ein Batterieenergiesteuermodul (BECM, Battery Energy Control Module) 76, aufweisen, welche die Leistung der Traktionsbatterie 24 überwachen und steuern. Das Batteriepack 24 kann Sensoren umfassen, um verschiedene Packpegeleigenschaften zu messen. Das Batteriepack 24 kann einen oder mehrere Packstrommesssensoren 78, Packspannungsmesssensoren 80 und Packtemperaturmesssensoren 82 umfassen. Das BECM 76 kann Schaltungen umfassen, um über eine Schnittstelle mit den Packstromsensoren 78, den Packspannungssensoren 80 und den Packtemperatursensoren 82 zu verbinden. Das BECM 76 kann einen nicht-flüchtigen Speicher aufweisen, so dass Daten beibehalten werden können, wenn das BECM 76 in einem Aus-Zustand ist. Beibehaltene Daten können beim nächsten Schlüsselzyklus verfügbar sein.
Zusätzlich zu den Packpegeleigenschaften können Pegeleigenschaften der Batteriezellen 72 vorhanden sein, welche gemessen und überwacht werden. Beispielsweise können die Klemmenspannung, der Strom und die Temperatur jeder Zelle 72 gemessen werden. Ein System kann ein Sensormodul 74 verwenden, um die Eigenschaften der Batteriezellen 72 zu messen. Je nach Fähigkeiten kann das Sensormodul 74 die Eigenschaften von einer oder mehreren der Batteriezellen 72 messen. Das Batteriepack 24 kann bis zu N_c Sensormodule 74 nutzen, um die Eigenschaften aller Batteriezellen 72 zu messen. Jedes Sensormodul 74 kann die Messungen an das BECM 76 zur weiteren Verarbeitung und Koordinierung übertragen. Das Sensormodul 74 kann Signale in analoger oder digitaler Form an das BECM 76 übertragen. In einigen Konfigurationen kann die Funktionalität des Sensormoduls 74 intern im BECM 76 integriert sein. Das heißt, die Hardware des Sensormoduls 74 kann als Teil der Schaltungen im BECM 76 integriert sein und das BECM 76 kann die Verarbeitung von Rohsignalen handhaben. Das BECM 76 kann auch Schaltungen umfassen, um über eine Schnittstelle mit dem einen oder mehreren Schützen 42 zu verbinden, um die Schütze 42 zu öffnen und zu schließen.
Es kann nützlich sein, verschiedene Eigenschaften des Batteriepacks zu berechnen. Quantitäten wie beispielsweise eine Batterieleistungsfähigkeit und ein Batterieladezustand können zur Steuerung des Betriebs des Batteriepacks sowie beliebiger elektrischer Lasten, welche Leistung vom Batteriepack empfangen, nützlich sein. Die Batterieleistungsfähigkeit ist ein Maß für die maximale Menge an Leistung, welche die Batterie bereitstellen kann, oder die maximale Menge an Leistung, welche die Batterie empfangen kann. Die Kenntnis der Batterieleistungsfähigkeit ermöglicht, dass die elektrischen Lasten verwaltet werden können, so dass die angeforderte Leistung innerhalb der Grenzen liegt, welche die Batterie handhaben kann.
Der Ladezustand (SOC, State of Charge) des Batteriepacks gibt einen Hinweis darauf, wie viel Ladung im Batteriepack verbleibt. Der SOC kann als Prozentsatz der Gesamtladung, welche im Batteriepack verbleibt, ausgedrückt werden. Der SOC des Batteriepacks kann ausgegeben werden, um den Fahrer zu informieren, wie viel Ladung im Batteriepack verbleibt, ähnlich wie eine Kraftstoffanzeige. Der SOC des Batteriepacks kann auch verwendet werden, um den Betrieb eines Elektrofahrzeugs oder Hybrid-Elektrofahrzeugs zu steuern. Die Berechnung des SOC des Batteriepacks kann mittels einer Vielzahl von Verfahren durchgeführt werden. Ein mögliches Verfahren für die Berechnung des SOC des Batteriepacks ist eine Integration des Batteriepackstroms über Zeit. Dies ist in der Technik als Amperestunden-Integration wohlbekannt.
Ein Energiemanagementsystem (EMS) kann den Antriebsstrang des Fahrzeugs betreiben, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Das EMS kann als Teil einer oder mehrerer Steuerungen im Fahrzeug 12 implementiert sein. Der Antriebsstrang kann die Kraftmaschine, das Getriebe, die elektrischen Maschinen und das zugehörige Leistungselektronikmodul und die Traktionsbatterie umfassen. Das EMS kann einen Betriebszustand für die Kraftmaschine und die elektrischen Maschinen bestimmen, um den Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine zu minimieren. Die Funktionen des EMS können in eine oder mehrere Steuerungen, wie beispielsweise die VSC 48, integriert sein.
Das Fahrzeug 12 kann ein Navigationsmodul 52 umfassen, welches Routinginformationen für den Bediener bereitstellt. Das Navigationsmodul 52 kann einen Fahrzeugpositionssensor umfassen, welcher mit dem globalen Positionierungssystem (GPS) kompatibel ist. Das Navigationsmodul 52 kann eine Anzeige zum Anzeigen von Karten- und Routeninformationen umfassen. Die Anzeige kann ein Berührungsbildschirm sein, welcher zur Eingabe in das Navigationsmodul 52 verwendet wird. Die Bediener kann ein Ziel eingeben oder ein Ziel aus einem Speicher wählen. Das Navigationsmodul 52 kann die Fahrzeugposition an andere Module ausgeben. Das Navigationsmodul 52 kann auch die Routenposition an andere Module ausgeben.
Das Fahrzeug 12 kann ein drahtloses Kommunikationsmodul 54 umfassen, um mit Vorrichtungen und Systemen entfernt vom Fahrzeug 12 zu kommunizieren. Das drahtlose Kommunikationsmodul 54 kann ein On-Board-Modem umfassen, welches eine Antenne aufweist, um mit Off-Board-Vorrichtungen oder -Systemen zu kommunizieren. Das drahtlose Kommunikationsmodul 54 kann eine zelluläre Kommunikationsvorrichtung sein, um die Kommunikation über ein zelluläres Datennetz freizugeben. Das drahtlose Kommunikationsmodul 54 kann eine Vorrichtung eines drahtlosen lokalen Netzes (LAN, Local Area Network) sein, welche mit der IEEE 802.11-Familie von Standards (d. h. WiFi) oder einem WiMax-Netz kompatibel ist. Das drahtlose Kommunikationsmodul 54 kann einen fahrzeugbasierten drahtlosen Router umfassen, um eine Verbindung zu entfernten Netzen im Bereich eines lokalen Routers zu ermöglichen. Das drahtlose Kommunikationsmodul 54 kann über eine Schnittstelle mit einer oder mehreren Steuerungen im Fahrzeug 12 verbinden, um Daten bereitzustellen. Beispielsweise können die Daten Verkehrs- und Bauarbeitendaten, Routinganweisungen und Wetterdaten umfassen. Die Daten, welche über das drahtlose Kommunikationsmodul 54 empfangen werden, können vom Navigationsmodul 52 bei der Bestimmung einer Route für das Fahrzeug 12 genutzt werden.
3 stellt eine mögliche Steuerungsarchitektur für die Implementierung des EMS dar. In einigen Konfigurationen kann das EMS eine Low-Level-Steuerung 300 und eine High-Level-Steuerung 302 umfassen. Die High-Level-Steuerung 302 kann High-Level-Energiemanagementplanungs(EMP)-Strategien integrieren. Die Low-Level-Steuerung 300 kann Anweisungen zum Koordinieren der Antriebskomponenten implementieren. Die Low-Level-Steuerung 300 kann verschiedene Betriebssignale 310 ausgeben, um den Betrieb von Antriebsstrang- und Fahrzeugkomponenten zu steuern. Die Antriebsstrang- und Fahrzeugkomponenten sind als ein Fahrzeugmodell oder eine Fahrzeuganlage 304 repräsentiert. Die Fahrzeuganlage 304 kann die Dynamik des Fahrzeugs in Reaktion auf die Betriebssignale 310 an den Eingängen repräsentieren. Die Fahrzeuganlage 304 stellt Fahrzeugausgangssignale 306 bereit, welche von den Modulen gemessen werden können. Die Fahrzeugausgangssignale 306 können die gemessenen Signale oder Größen repräsentieren.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann Befehle an die Kraftmaschine 18 und elektrischen Maschinen 14 bereitstellen, um den Fahrerbedarf zu erfüllen. Die Befehle können Drehmoment- und Drehzahlanforderungen umfassen. Die Low-Level-Steuerung 300 kann Eingänge messen oder empfangen, wie beispielsweise eine Fahrpedalposition, eine Bremspedalposition und eine Fahrzeuggeschwindigkeit (Eingänge können durch die Fahrzeugausgangssignale 306 repräsentiert sein).
Die High-Level-Steuerung 302 kann mit der Low-Level-Steuerung über das Fahrzeugnetz kommunizieren. Die High-Level-Steuerung 302 kann High-Level-Referenzsignale 308 an die Low-Level-Steuerung 300 bereitstellen. Die High-Level-Referenzsignale 308 können ein Zielladezustandssignal, ein Kraftmaschinenzyklusbefehlssignal und ein Steuerfreigabesignal umfassen. Die High-Level-Steuerung 302 kann Routenvorschauinformationen vom Navigationsmodul 52 empfangen. Die High-Level-Steuerung 302 kann eine Steuerstrategie implementieren, um die High-Level-Referenzsignale 308 basierend auf den Routenvorschauinformationen zu generieren. Ein vorhergesagtes Fahrerleistungsbedarfsprofil kann von den Routenvorschauinformationen generiert werden.
Das EMS kann ausgelegt sein, um einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang zu bestimmen. Das EMS kann den Betriebsmodus für die beste Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimieren. Der Betriebsmodus kann die Betriebsleistungspegel der Kraftmaschine 18 und der Traktionsbatterie 24 definieren. Die Betriebsleistungspegel können dann die Drehmoment- und Leistungspegel der elektrischen Maschinen 14 bestimmen. Das EMS kann den Betriebsmodus basierend auf verschiedenen Grenzen bestimmen. Beispielsweise kann die Lebenszeit der Traktionsbatterie 24 durch den Betrieb der Traktionsbatterie 24 innerhalb eines vorbestimmten Ladezustandsbereichs verbessert werden. In Situationen, in denen der Ladezustand nahe einer der Grenzen liegt, kann der Betriebsmodus gewählt werden, um den Ladezustand innerhalb des vorbestimmten Ladezustandsbereichs aufrechtzuerhalten. Der Kompromiss bei dieser Wahl des Betriebsmodus ist, dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit betroffen sein kann.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann ausgelegt sein, um eine Basis- oder Standardsteuerstrategie zu implementieren, um den Betriebsmodus des Antriebsstrangs auszuwählen. Die Standardsteuerstrategie kann auf einem gegenwärtigen Fahrerbedarf basieren. Der gegenwärtige Fahrerbedarf kann eine Funktion von gegenwärtigen Betriebseingängen sein, wie beispielsweise die Fahrpedalposition und die Bremspedalposition.
Das EMS kann den Betriebsmodus basierend auf verschiedenen Parametern bestimmen. Die Parameter können den Ladezustand und Lade-/Entladeleistungsgrenzen der Traktionsbatterie 24 umfassen. Andere Parameter können eine Bremsmomentanforderung umfassen. Die Bremsmomentanforderung kann eine Menge an regenerativer Energie anzeigen, welche vom Bremssystem angefordert wird. Ein weiterer Parameter kann der Fahrerdrehmomentbedarf sein, wie von einem Fahrpedal bestimmt. Zusätzliche Parameter können ein verfügbares Drehmoment oder eine verfügbare Leistung einer elektrischen Maschine und eine verfügbare Kraftmaschinenleistung sein. Eingaben, welche indikativ für einen Fahrzeugbetriebsmodus sind, können genutzt werden. Beispielsweise kann ein Bediener zwischen einem Leistungsmodus und einem Sparmodus wählen. In einigen Konfigurationen kann der Bediener einen rein elektrischen Betriebsmodus wählen. Der gewählte Modus kann die Antriebsstrang-Betriebsmoduswahl beeinflussen.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann einen Antriebsstrang-Betriebsmodusbefehl bestimmen, welcher einen Kraftmaschinenzyklusbefehl umfasst. Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine solche Anforderung sein, dass die Kraftmaschine eingeschaltet (z. B. Kraftmaschine 18 läuft) oder ausgeschaltet (z. B. Kraftmaschine 18 gestoppt) sein soll. Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann ein gewünschter Ein/Aus-Zustand der Kraftmaschine sein. Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann als ein Engine-Pull-Up-and-Down(EPUD)-Parameter bezeichnet werden. Zugehörige Parameter des Kraftmaschinenzyklusbefehls können eine Kraftmaschinenleistungsanforderung, eine Kraftmaschinendrehzahlanforderung und eine Kraftmaschinendrehmomentanforderung umfassen. Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann einen gewünschten Ein/Aus-Zustand für die Kraftmaschine definieren und kann zusätzliche Informationen umfassen. Beispielsweise kann der Ein/Aus-Zustand einen erzwungenen und einen Sperrmodifizierer umfassen, welcher die Reaktion beeinflusst.
Der Antriebsstrang-Betriebsmodusbefehl kann einen Betriebszustand einer elektrischen Maschine umfassen. Der Betriebszustand der elektrischen Maschine kann Parameter, einschließlich einer Leistungsanforderung der elektrischen Maschine, einer Drehmomentanforderung der elektrischen Maschine und einer Drehzahlanforderung der elektrischen Maschine, umfassen.
Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine Forced-Pull-Down(FPD)-Anforderung sein, bei der der Kraftmaschine befohlen wird, sich auszuschalten. Die FPD-Anforderung kann das Stoppen der Kraftmaschine bewirken und ihren Neustart verhindern, unabhängig von anderen Kraftmaschinenzyklusbefehlen. Die FPD-Anforderung kann als ein Außerkraftsetzungsbefehl wirken, um den Start der Kraftmaschine zu verhindern. Die FPD-Anforderung kann für Fehlerbedingungen oder Nach-Zündung-Aus-Bedingungen reserviert sein. Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine Forced-Pull-Up(FPU)-Anforderung sein, bei der der Kraftmaschine befohlen wird, zu laufen. Die FPU-Anforderung kann die Kraftmaschine starten und die Kraftmaschine in einem laufenden Zustand halten, unabhängig von anderen Anforderungen. Eine FPD-Anforderung kann die FPU-Anforderung außer Kraft setzen.
Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine Inhibited-Pull-Up(IPU)-Anforderung sein, bei der Kraftmaschinenstarts gesperrt werden. Die IPU-Anforderung kann die Kraftmaschine in einem gestoppten Zustand halten und kann keine Wirkung haben, wenn die Kraftmaschine in einem laufenden Zustand ist. Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine Inhibited-Pull-Down(IPD)-Anforderung sein, bei der Kraftmaschinenstopps gesperrt werden. Die IPD-Anforderung kann die Kraftmaschine in einem laufenden Zustand halten und kann keine Wirkung haben, wenn die Kraftmaschine in einem gestoppten Zustand ist. Die IPD-Anforderung kann verwendet werden, um die Laufzeit der Kraftmaschine zu verlängern.
Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine Pull-Up(PU)-Anforderung sein, bei der der Kraftmaschine befohlen wird, zu laufen oder in einem eingeschalteten Zustand zu sein. Die PU-Anforderung kann die Kraftmaschine starten und die Kraftmaschine im laufenden Zustand halten. Der Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine Pull-Down(PD)-Anforderung sein, bei der der Kraftmaschine befohlen wird, zu stoppen. Die PD-Anforderung kann die Kraftmaschine stoppen.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann mehrere Kraftmaschinenzyklusbefehle von verschiedenen Modulen oder Funktionen empfangen. Verschiedene Funktionen, welche innerhalb der Low-Level-Steuerung 300 oder anderen Steuerungen (z. B. High-Level-Steuerung 302) implementiert sind, können unterschiedliche Betriebszustände der Kraftmaschine fordern. Die Low-Level-Steuerung 300 kann die Kraftmaschinenzyklusanforderungen priorisieren, um einen endgültigen Kraftmaschinenzyklusbefehl zu bestimmen. Die Priorität der Kraftmaschinenzyklusbefehle kann in der folgenden Reihenfolge sein (von der höchsten Priorität zur niedrigsten): FPD, FPU, IPU, IPD, PU, PD. Andere Priorisierungen sind möglich und können vom jeweiligen Antriebsstrangsystem abhängen.
Die High-Level-Steuerung 302 kann einen High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl bestimmen, welcher auf Routeninformationen basiert. Der High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl kann eine PU-Anforderung und eine PD-Anforderung umfassen. Die High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehle können von gewählten Kraftmaschinenzyklusbefehlen der Low-Level-Steuerung 300 gesperrt oder außer Kraft gesetzt werden.
Die High-Level-Steuerung 302 kann den High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl über das Fahrzeugnetz an die Low-Level-Steuerung 300 kommunizieren. Die Priorität des High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehls ist relativ niedrig, da der Befehl auf PU und PD beschränkt ist. Die Arbitrierung kann den Low-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl als eine primäre Quelle verwenden, um auf Fahrzeugmodi, Hardwareschutz und Batteriewartung zu reagieren. Um den High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl zu verwenden, muss der Low-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl die Anforderung von der High-Level-Steuerung 302 zulassen.
Eine erzwungene oder Sperranforderung, welche von der Low-Level-Steuerung 300 generiert wird, kann Priorität vor dem High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl haben. Solange es keine erzwungene oder Sperranforderung gibt, kann der High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl Priorität haben, sofern keine PU-Anforderung von der Low-Level-Steuerung 300 vorhanden ist. Eine solche PU-Anforderung von der Low-Level-Steuerung 300 kann in Reaktion auf einen realistischen Fahrbedarf ausgelöst werden, welcher sich vom vorhergesagten Fahrbedarf oder anderen Wartungsgründen (z. B. SOC unterhalb des Mindestschwellenwerts) unterscheidet.
Als ein Beispiel wird eine PD-Anforderung von der High-Level-Steuerung 302 betrachtet. Die PD-Anforderung zeigt einen Wunsch der High-Level-Steuerung 302 an, dass die Kraftmaschine ausgeschaltet oder gestoppt werden soll. Dies kann der Befehl mit niedrigster Priorität im Arbitrierungsschema sein. Damit die Low-Level-Steuerung 300 die PD-Anforderung wählt, müssen die anderen Kraftmaschinenzyklusanforderungen, welche von der Low-Level-Steuerung 300 empfangen werden, die Kraftmaschine-Aus-Anforderung zulassen. Die Low-Level-Kraftmaschinenzyklusanforderung kann die Kraftmaschine-Aus-Anforderung zulassen, wenn die Low-Level-Kraftmaschinenzyklusanforderung nicht anfordert, dass die Kraftmaschine eingeschaltet sein soll. Die Low-Level-Kraftmaschinenzyklusanforderung kann die Kraftmaschine-Aus-Anforderung zulassen, wenn die Low-Level-Kraftmaschinenzyklusanforderung das Ausschalten der Kraftmaschine nicht sperrt (z. B. IPD) oder das Einschalten der Kraftmaschine erzwingt (z. B. FPU). Im Allgemeinen kann die High-Level-Kraftmaschinenzyklusanforderung gewählt werden, wenn der Low-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl keinen Kraftmaschinenzustand mit höherer Priorität anfordert.
Zusätzliche Fähigkeiten zur Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit können vorhanden sein, wenn das Fahrzeug 12 das Navigationsmodul 52 umfasst. Wenn das Navigationsmodul 52 eine Route für den Bediener generiert, können diese Routeninformationen genutzt werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Informationen wie beispielsweise Straßenneigung und Geschwindigkeitsbegrenzungen entlang der Route können bekannt sein. Informationen wie beispielsweise Verkehrsdichte, Kreuzungen und Stoppschilder entlang der Route können bekannt sein.
Eine Route kann in Segmente unterteilt werden. Die Segmente können gemäß einheitlichen Routeninformationen innerhalb des Segments gewählt sein. Beispielsweise kann ein Segment aus dem Teil der Route auf einer Autobahn bestehen. Das Segment kann die Auf- und Ausfahrt der Autobahn umfassen. Die Segmente können vorbestimmte Zeitintervalle sein.
Es stehen verschiedene Techniken zur Verfügung, um die Route in Segmente zu unterteilen. Als ein Beispiel kann ein Segment den Betrieb bei einer vorhergesagten Geschwindigkeit umfassen. Das Segment kann vorhergesagte Bremsereignisse umfassen, bei denen eine Änderung der Geschwindigkeit vorhergesagt wird. Die vorhergesagten Bremsereignisse können Gelegenheiten sein, um regenerative Energie vom Bremssystem zurückzugewinnen. Eine Menge an regenerativer Energie, welche zurückgewonnen werden soll, kann dem Fahrzeug ermöglichen, mehr Energie von der Traktionsbatterie zu nutzen, da diese Menge an regenerativer Energie während des Segments wiedergewonnen werden kann.
Das EMS kann auf zukünftige vorhergesagte Segmente vorausschauen, um Mengen an regenerativer Energie zu bestimmen, welche zurückgewonnen werden können. Darüber hinaus können die vorhergesagten Segmente in Bezug auf eine vorhergesagte Energiemenge, welche bereitgestellt werden muss, um das Fahrzeug auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen, und eine vorhergesagte Energiemenge, um das Fahrzeug bei einer bestimmten Geschwindigkeit zu halten, analysiert werden. Die erforderliche Nettoenergiemenge kann für jedes der Segmente vorhergesagt werden.
Die Kenntnis der Menge des Energiebedarfs für jedes der Segmente kann dem EMS ermöglichen, eine optimale Betriebsstrategie zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zu planen. Diese Fähigkeit, auf die Route vorauszuschauen, bietet Gelegenheiten, den Antriebsstrang unterschiedlich als ohne die Routeninformationen zu betreiben. Die Vorhersage der Nettomenge des Energiebedarfs für die Route ermöglicht, dass elektrische Energie unter optimaleren Bedingungen generiert wird. Elektrische Energie kann generiert werden, wenn die Kraftmaschine in einem optimalen Kraftstoffwirtschaftlichkeitsbereich arbeitet. Beispielsweise kann die Steuerung schätzen, ob der Ladezustand der Batterie innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs verbleiben wird. In einem Segment, in dem projiziert wird, dass der Ladezustand größer als eine maximale SOC-Grenze ist, kann mehr Batterieenergie genutzt werden, um sicherzustellen, dass die maximale SOC-Grenze nicht überschritten wird.
Eine Energiemanagementplanungs(EMP)-Funktion kann implementiert sein, welche die Routeninformationen in die Betriebsmoduswahl integriert. Die Routeninformationen können als Vorschauinformationen bezeichnet werden. Die EMP-Funktion kann als Anweisungen in der High-Level-Steuerung 302 implementiert sein. Die EMP-Funktion kann einen Kraftmaschinenzyklusbefehl, einen gewünschten Zielladezustand und ein Planungsfreigabe-Flag ausgeben. Die EMP-Funktion kann die Routeninformationen analysieren und eine Sequenz von Zielladezustandswerten und Kraftmaschinenzyklusbefehlen bestimmen. Diese Parameter können der Low-Level-Steuerung 302 als Referenz- oder Zielwerte bereitgestellt sein.
Die EMP-Funktion kann die Vorschauinformationen eingeben. Die Vorschauinformationen können vorhergesagte Profile der Fahrzeuggeschwindigkeit und Straßenneigung für die vorhergesagte oder beabsichtigte Route umfassen. In einigen Fällen können die Vorschauinformationen keine Verbesserung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit über das hinaus ergeben, was unter Verwendung der Basisstrategie erzielt wird. In einigen Situationen kann der Bediener kein Ziel festgelegt haben, so dass Routeninformationen nicht verfügbar sein können. In diesen Fällen kann das Planungsfreigabe-Flag auf falsch gesetzt werden. Ein Verlust der Kommunikation innerhalb des Systems kann bewirken, dass das Planungsfreigabe-Flag auf falsch gesetzt wird.
Die EMP-Funktion kann bestimmen, dass keine Kraftstoffspargelegenheiten basierend auf den Routeninformationen vorhanden sind. Routen mit begrenzten Kraftmaschinenzyklusgelegenheiten können möglicherweise keine Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserungen über die Basisstrategie der Low-Level-Steuerung 300 hinaus ergeben. Beispielsweise kann eine Route, welche wesentliche Autobahnfahrt mit ruhigem Verkehrsfluss umfasst, keine zusätzlichen Kraftmaschine-Aus/Ein-Gelegenheiten ergeben. Andere Situationen können Routen umfassen, bei denen die Fahrzeuggeschwindigkeit über längere Zeiträume größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (z. B. 60 mph) ist. Andere Situationen können Routen mit beständiger Bergauffahrt (z. B. 2 % Steigung) umfassen. Ein weiteres Beispiel kann Bergauffahrt gefolgt von flachen Straßen bei einer relativ hohen konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Ein weiteres Beispiel kann sein, wenn ein vorhergesagtes Fahrerleistungsanforderungsprofil größer als eine vorbestimmte Leistung über der Route ist. In solchen Situationen kann die Kraftmaschine 18 die gesamte Zeit eingeschaltet sein, so dass es nur wenige Kraftmaschinenzyklusgelegenheiten gibt. Beliebige Kraftmaschinenzyklusgelegenheiten können ungeplant und von den Routeninformationen unvorhergesagt sein. In solchen Fällen kann die Basisstrategie verwendet werden, um die Kraftmaschinenzyklusstrategie zu verwalten.
Die High-Level-Steuerung 302 kann die Kraftmaschinenzyklusbefehle für die Route analysieren, um eine Anzahl von Kraftmaschinenzyklusereignissen zu bestimmen, welche über ein Routensegment erwartet werden. Falls die Anzahl der Kraftmaschinenzyklusereignisse (z. B. Ein/Aus-Übergänge der Kraftmaschine), welche definiert oder identifiziert sind, weniger als eine vorbestimmte Anzahl ist, dann kann die High-Level-Strategie möglicherweise keine Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverbesserungen ergeben. In Reaktion darauf, dass die Anzahl der Kraftmaschinenzyklusereignisse weniger als die vorbestimmte Anzahl ist, kann die High-Level-Steuerung 302 das Planungsfreigabe-Flag auf falsch setzen, um anzuzeigen, dass die Low-Level-Steuerung 300 die Basisbetriebsparameter verwenden sollte.
In einigen Situationen kann die Anzahl der Kraftmaschinenzyklusereignisse vom Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil und/oder vom Straßenneigungsprofil gefolgert werden. Beispielsweise kann das Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil über ein Routensegment stets größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit sein, bei der immer angefordert wird, dass die Kraftmaschine läuft. In dieser Situation kann es möglicherweise keine zusätzlichen Kraftmaschinenzyklusgelegenheiten geben. In dieser Situation kann das Planungsfreigabe-Flag für das Routensegment auf falsch gesetzt sein.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann das Planungsfreigabe-Flag empfangen. Wenn das Planungsfreigabe-Flag falsch ist, kann die Low-Level-Steuerung 300 den Antriebsstrang gemäß der Basisstrategie betreiben. Wenn das Planungsfreigabe-Flag wahr ist, kann die Low-Level-Steuerung 300 den Antriebsstrang gemäß den Befehlen der High-Level-Steuerung 302 basierend auf einer Arbitrierungsstrategie betreiben. Das heißt, dass die Befehle der High-Level-Steuerung 302 befolgt werden, unter der Voraussetzung, dass es keine Anforderungen mit höherer Priorität von anderen Funktionen gibt. Bei einem Verlust der Kommunikation zwischen der Low-Level-Steuerung 300 und der High-Level-Steuerung 302 kann die Low-Level-Steuerung 300 arbeiten, als ob das Planungsfreigabe-Flag auf falsch gesetzt wäre.
Die High-Level-Steuerung 302 kann auch einen High-Level-Batterie-SOC-Sollwert generieren, welcher durch die Traktionsbatterie 24 verfolgt wird. Die Low-Level-Steuerung 300 kann den High-Level-Batterie-SOC-Sollwert empfangen und ihn als Ziel-SOC-Wert verwenden. Die Low-Level-Steuerung 300 kann dem High-Level-Batterie-SOC-Sollwert folgen, wenn das Planungsfreigabe-Flag wahr ist. Wenn das Planungsfreigabe-Flag falsch ist, kann die Low-Level-Steuerung 300 die Traktionsbatterie 24 unter Verwendung der Basis- oder Standardstrategie betreiben.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann eine Arbitrierungsstrategie für die Kraftmaschinenzyklusbefehle implementieren. Die Kraftmaschinenzyklusbefehle können intern generiert werden und können von der High-Level-Steuerung 302 empfangen werden. Die Low-Level-Steuerung 300 kann die Anforderung priorisieren, um endgültige Kraftmaschinenzyklusbefehle für die Kraftmaschinensteuerung zu bestimmen. Die Low-Level-Steuerung 300 kann eine Steuerstrategie zur Batterie-SOC-Verfolgung implementieren. Die Low-Level-Steuerung 300 kann Kraftmaschinen- und Batterieleistungsreferenzen bestimmen, um den Batterie-SOC auf den Ziel-SOC-Wert anzusteuern.
Ein Vorteil dieser verteilten Anordnung ist, dass die High-Level-Steuerung 302 basierend auf dem Einschluss des Navigationsmoduls 52 in das Fahrzeug 12 optional sein kann. In einem Fahrzeug 12 ohne das Navigationsmodul 52 kann die Low-Level-Steuerung 300 mit dem gleichen Programm programmiert sein. Der Antriebsstrang kann unter Verwendung der Basisstrategie gesteuert werden, da keine High-Level-Anforderungen empfangen werden würden. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass die High-Level-Steuerung 302 sich nicht mit Betriebsgrenzen der Batterie 24 und anderer Komponenten befassen muss. Die Low-Level-Steuerung 300 kann für den Schutz der Batterie 24 und anderer Komponenten verantwortlich sein. Die High-Level-Steuerung 302 kann sich auf den kraftstoffeffizientesten Betriebsmodus konzentrieren, während die Low-Level-Steuerung 300 die Befehle von der High-Level-Steuerung 302 arbitriert, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Antriebsstrangs sicherzustellen.
5 stellt ein Blockschaltbild einer möglichen Batterie-SOC-Verfolgungssteuerung dar, welches die Interaktion zwischen den verschiedenen Signalen und Leistungsflüssen repräsentiert. Die SOC-Verfolgungsfunktion kann einen Fehler 536 zwischen einem Ziel-SOC 500 (SOC_Ref), welcher von der High-Level-Steuerung 302 empfangen wird, und dem tatsächlichen SOC 534 der Batterie 518 berechnen. Der Fehler 536 kann von einem Differenzelement 502 ausgegeben werden, welches die Subtraktion des tatsächlichen SOC 534 vom Ziel-SOC 500 repräsentiert. Der Fehler 536 kann in einen Steuerstrategieblock 504 eingegeben werden. Der Steuerstrategieblock 504 kann eine Steuerstrategie implementieren, wie beispielsweise eine Proportional-Integral(PI)-Steuerung. Die Verfolgungsausgabe 522 des Steuerstrategieblocks 504 kann eine Batterieleistung (P^batt _track) sein. Wenn das Planungsfreigabe-Flag auf falsch gesetzt ist, kann die Steuerstrategieblock-Verfolgungsausgabe 522 auf null gesetzt werden. Wenn das Planungsfreigabe-Flag falsch ist, kann der Ziel-SOC 500 ungültig sein.
Eine Basissteuerstrategie 508 kann implementiert sein, welche ein Basisbatterieleistungs(P^batt _base)-Signal 520 generiert. Die Basisbatterieleistung 520 kann unter Verwendung einer Lookup-Tabelle generiert werden. Die Basissteuerstrategie 508 kann den tatsächlichen SOC 534 und den gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf 526 eingeben, um das Basisbatterieleistungssignal 520 zu generieren. Die Basissteuerstrategie 508 kann einen erwarteten Batterieleistungspegel bereitstellen, um den Kraftstoffverbrauch für den tatsächlichen SOC 534 und den gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf 526 zu optimieren. Die Basissteuerstrategie 508 kann auch Batteriewartungs-SOC-Grenzen erwägen.
Die Basisbatterieleistung 520 und die Steuerstrategieblock-Verfolgungsausgabe 522 können zu einem Summierungselement 510 geleitet werden. Die Basisbatterieleistung 520 kann einen Feedforward-Batterieleistungswert basierend auf einer Kalibrierung unter Verwendung von Vorkenntnissen bereitstellen. Die Steuerstrategieblock-Verfolgungsausgabe 522 arbeitet als ein System mit geschlossenem Regelkreis, um einen geeigneten Batterieleistungsbefehl zu generieren, um den tatsächlichen SOC 534 auf den Ziel-SOC 500 anzusteuern. Das Summierungselement 510 kann eine Batteriereferenzleistungsausgabe 524 (P^batt _ref) bereitstellen. Die Batteriereferenzleistung 524 (P^batt _ref) kann eine Zielmenge an Leistung anzeigen, welche von der Batterie 518 zugeführt oder an sie bereitgestellt werden soll.
Ein Differenzelement 512 kann einen Fahrerleistungsbedarf 526 und die Batteriereferenzleistung 524 eingeben und eine Kraftmaschinenleistungsreferenz 528 (P^eng _ref) als die Differenz zwischen dem Fahrerleistungsbedarf 526 und der Batteriereferenzleistung 524 ausgeben. Die Kraftmaschinenleistungsreferenz 528 kann eine Menge an Leistung anzeigen, welche von der Kraftmaschine 514 zugeführt werden sollte, um den Fahrer- und Batteriebedarf zu erfüllen. Die Kraftmaschinenleistungsreferenz 528 kann an die Kraftmaschinensteuerung kommunizert werden, welche die Kraftmaschine 514 betreiben kann, um eine Kraftmaschinenleistungsausgabe 530 (P^eng) zu bewirken, wie von der Kraftmaschinenleistungsreferenz 528 angefordert. Die Kraftmaschinensteuerung kann eine erzielte Kraftmaschinenleistung messen oder schätzen und die erzielte Kraftmaschinenleistung an andere Steuerungen kommunizieren.
Ein Differenzelement 516 kann den Fahrerleistungsbedarf 526 und die Kraftmaschinenleistung 530 eingeben und eine Batterieleistung 532 als die Differenz zwischen dem Fahrerleistungsbedarf 526 und der Kraftmaschinenleistung 530 ausgeben, welche tatsächlich bereitgestellt wird. Die Ausgabe des Differenzelements 516 kann Leistung, welche die Batterie zuführen muss, oder Leistung, welche der Batterie zugeführt wird, repräsentieren. Die Batterieleistung 532 (P^batt) kann die Menge an Leistung sein, welche der Batterie 518 zugeführt wird oder von ihr bereitgestellt wird, abhängig vom Vorzeichen der Batterieleistung 532.
Der Steuerstrategieblock 504 kann, wenn eine Steuerstrategie mit einem Integralteil implementiert wird, mit einem Integral-Reset ausgelegt sein. Das Integral-Reset kann durch ein Rücksetzsignal 506 an den Steuerstrategieblock 504 ausgelöst werden. Das Integral-Reset bewirkt, dass der Integralteil der Verfolgungssteuerstrategie auf einen Standardwert (z. B. null) zurückgesetzt wird. Das Integral-Reset kann unter bestimmten Bedingungen angewendet werden. Eine Bedingung kann sein, wenn ein neuer Ziel-SOC-Wert von der High-Level-Steuerung 302 bereitgestellt wird. Das Integral-Reset kann nach Empfangen eines aktualisierten Ziel-SOC-Werts initiiert werden. Das Integral-Reset ermöglicht, dass der akkumulierte Integralwert zurückgesetzt wird, was die Reaktion der PI-Steuerung verbessert und eine schnellere Reaktion des Ladezustands ermöglichen kann. Zusätzliche Bedingungen für das Integral-Reset sind möglich. Beispielsweise kann das Integral-Reset gesperrt werden, falls die Änderung im Ziel-SOC-Wert kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist.
Die High-Level-Steuerung 302 kann Steuerstrategien implementieren, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren, indem Ziel-SOC-Werte entlang der Route geplant werden. Die High-Level-Steuerung 302 kann eine Sequenz von Ziel-SOC-Werten basierend auf den Routensegmenten identifizieren. Die Ziel-SOC-Werte können mit dem High-Level-Kraftmaschinenzyklusbefehl koordiniert werden. Der High-Level-Ziel-SOC-Wert kann ein gewünschter Batterie-SOC sein, welcher am Ende eines Routensegments erzielt werden soll.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann die Ziel-SOC-Werte empfangen. Die Ziel-SOC-Werte können in Zeit oder Entfernung getrennt werden. Die High-Level-Steuerung 302 kann die Entfernung oder erwartete Zeit zwischen Ziel-SOC-Werten kommunizieren. Beispielsweise kann die High-Level-Steuerung 302 die Ziel-SOC-Werte am Ende eines jeden Routensegments senden. Die Low-Level-Steuerung 300 kann ein Ziel-SOC-Referenzsignal generieren. Das Ziel-SOC-Referenzsignal kann eine lineare Rampe zwischen aufeinander folgenden Ziel-SOC-Referenzsignalen sein.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann Steuerstrategien implementieren, um die Ziel-SOC-Werte zu verfolgen und Drehmomentbefehle für die Kraftmaschine 18 und elektrischen Maschinen 14 zu bestimmen, um die Ziel-SOC-Werte zu erzielen. Die Ziel-SOC-Werte können von der High-Level-Steuerung 302 empfangen werden. In einigen Konfigurationen kann die Low-Level-Steuerung 300 den High-Level-Ziel-SOC-Wert wählen, wenn das Planungsfreigabe-Flag auf wahr gesetzt ist. Die Low-Level-Steuerung 300 kann einen Batterieleistungspegel gemäß der Basisstrategie wählen, wenn das Planungsfreigabe-Flag auf falsch gesetzt ist.
Die High-Level-Steuerung 302 kann die Steuerstrategie bei einer ersten vorbestimmten Geschwindigkeit ausführen. Beispielsweise kann die Steuerstrategie jede Sekunde ausgeführt werden. Die Low-Level-Steuerung 300 kann Steueroperationen bei einer zweiten vorbestimmten Geschwindigkeit ausführen. Beispielsweise kann die Low-Level-Steuerstrategie alle zwanzig Millisekunden ausgeführt werden. Die zweite vorbestimmte Geschwindigkeit kann gewählt werden, dass sie schneller als die erste vorbestimmte Geschwindigkeit ist. In diesem Beispiel generiert die High-Level-Steuerung 302 jede Sekunde Ausgaben. Die Low-Level-Steuerstrategie wird 50-mal schneller ausgeführt, um die Kraftmaschine 18 und elektrischen Maschinen 14 auf die gewünschten Sollwerte zu steuern.
4 stellt eine mögliche Systemreaktion während des Betriebs des offenbarten Systems dar. Die High-Level-Steuerung 302 kann eine hohe High-Level-SOC-Grenze 404 und eine niedrige High-Level-SOC-Grenze 406 festlegen. Die High-Level-Steuerung 302 kann auch High-Level-Ziel-SOC-Werte 412, 414, 416, 418 zu verschiedenen Zeiten während der Route (z. B. am Ende eines Routensegments) senden. Beispielsweise kann ein erster Ziel-SOC-Wert 412 am Ende eines ersten Segments erwartet werden. Am Ende des ersten Segments kann ein zweiter Ziel-SOC-Wert 414 von der High-Level-Steuerung 302 gesendet werden. Die Low-Level-Steuerung 300 kann die Traktionsbatterie betreiben, um den zweiten Ziel-SOC-Wert 414 am Ende des zweiten Segments zu erzielen. Die Sequenz kann für einen dritten Ziel-SOC-Wert 416 und einen vierten Ziel-SOC-Wert 418 wiederholt werden. Die High-Level-Ziel-SOC-Werte 412, 414, 416, 418 können auf Werte zwischen der hohen High-Level-SOC-Grenze 404 und der niedrigen High-Level-SOC-Grenze 406 beschränkt sein. Beispielsweise kann die hohe High-Level-SOC-Grenze 404 60 % und die niedrige High-Level-SOC-Grenze 406 40 % betragen. Die High-Level-Steuerung 302 kann ausgelegt sein, um die High-Level-Ziel-SOC-Werte 412, 414, 416, 418 zwischen diesen Grenzen aufrechtzuerhalten.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann eine obere SOC-Grenze 400 und eine untere SOC-Grenze 402 festlegen. Die obere SOC-Grenze 400 kann größer als die hohe High-Level-SOC-Grenze 404 sein. Die untere SOC-Grenze 402 kann kleiner als die niedrige High-Level-SOC-Grenze 406 sein. Beispielsweise kann die obere SOC-Grenze 400 70 % und die untere SOC-Grenze 402 30 % betragen. Die obere SOC-Grenze 400 und die untere SOC-Grenze 402 können als die Batteriewartungs-SOC-Grenzen bezeichnet werden.
Die Low-Level-Steuerung 300 kann ausgelegt sein, um ein Batterie-SOC-Referenzsignal 408 von den Ziel-SOC-Werten 412, 414, 416, 418, welche von der High-Level-Steuerung 302 empfangen werden, zu berechnen. Das Batterie-SOC-Referenzsignal 408 kann ausgelegt sein, um ein SOC-Zielprofil zwischen den Werten, welche von der High-Level-Steuerung 302 empfangen werden, bereitzustellen. Die Batterie-SOC-Referenz 408 kann ein lineares Profil zwischen aufeinander folgenden Ziel-SOC-Werten (z. B. 412 und 414) sein. Eine Änderungsrate des Batterie-SOC-Referenzsignals 408 kann basierend auf der Differenz zwischen den letzten Ziel-SOC-Werten und der Zeit zwischen den letzten Ziel-SOC-Werten bestimmt werden. Der tatsächliche Batterie-SOC 410 kann der Batterie-SOC-Referenz 408 durch Betrieb der Batterie-SOC-Verfolgungssteuerung folgen, wie hierin beschrieben. In einigen Konfigurationen kann die High-Level-Steuerung 302 das Batterie-SOC-Referenzsignal 408 berechnen und übertragen, wie beschrieben.
Wenn das Planungsfreigabe-Flag gesetzt ist, können die Basisstrategie 508 und die Steuerstrategie 504 ein Batterieleistungssignal ausgeben. Die Steuerstrategie 504 und die Basisstrategie 508 können ausgelegt sein, so dass jede Strategie in einem bestimmten Ladezustandsbereich dominant ist. Beispielsweise kann die Basisstrategie 508 in einem vordefinierten Bereich, welcher zwischen der hohen High-Level-SOC-Grenze 404 und der niedrigen High-Level-SOC-Grenze 406 definiert ist, eine Basisbatterieleistungsreferenz 520 bereitstellen, die relativ stabil ist. Die Steuerstrategie 504 kann dann eine zusätzliche Batteriesteuerstrategie-Verfolgungsausgabe 522 bereitstellen, welche das Fehlersignal 536 auf null ansteuert. Außerhalb des vorbestimmten Bereichs kann die Basisstrategie 508 dominant sein. Die Basisstrategie 508 kann eine Basisbatterieleistung 520 ausgeben, welche drastischer variiert, um die Batterie zu schützen und den Ladezustand innerhalb der Grenzen aufrechtzuerhalten, die durch die obere SOC-Grenze 400 und die untere SOC-Grenze 402 definiert sind. Wenn das Planungsfreigabe-Flag auf falsch gesetzt ist, kann die Steuerstrategieblock-Ausgabe 522 auf null gesetzt sein und die Basisstrategie 508 kann das Batterieleistungsreferenzsignal 524 dominieren.
Diese Entkopplung der Basisbetriebsmodusbestimmung und der Betriebsmodusbestimmung mit den Vorschauinformationen ermöglicht eine bessere Integration in das Fahrzeug 12. Vorschauinformationen können nicht bei allen Fahrzeugen zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann das Navigationsmodul als Teil eines Optionspakets eingeschlossen sein. Die Entkopplungsstrategie ermöglicht, dass eine gemeinsame Steuerung in allen Fahrzeugen mit der Basisbetriebsstrategie eingeschlossen ist. Die Fahrzeuge mit den Vorschauinformationen können eine zusätzliche Steuerung für die High-Level-Modus-Bestimmung umfassen. Die Entkopplung minimiert auch den Umfang der Modifikation, welche für die Basisstrategie erforderlich ist.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zu/von einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zustellbar/implementiert sein, was eine beliebige vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit umfassen kann. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, welche von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen ausführbar sind, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, welche permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie beispielsweise ROM-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, welche änderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie beispielsweise Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem von einer Software ausführbaren Objekt implementiert sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten ausgeführt sein, wie beispielsweise anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs, Application Specific Integrated Circuits), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs, Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder andere Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder eine Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle von den Ansprüchen umfassten möglichen Formen beschreiben sollen. Die in der Beschreibung verwendeten Worte sind beschreibende und nicht beschränkende Worte, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zur Bildung weiterer Ausführungsformen der Erfindung, welche nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind, kombiniert werden. Obgleich verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, welche Vorteile bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften bevorzugt sind, erkennen Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet, dass auf eines oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften verzichtet werden kann, um die erwünschten Gesamtsystemattribute zu erzielen, die von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Packung, Größe, Servicefreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Somit liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik beschrieben wurden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802-Familie von Standards [0029]
IEEE 802.11-Familie von Standards [0036]

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine; und mindestens eine Steuerung, welche programmiert ist, um einen ersten Kraftmaschinenzyklusbefehl basierend auf Routeninformationen und einen zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl unabhängig von Routeninformationen zu generieren und um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl eine Kraftmaschine-Aus-Anforderung ist und der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl Kraftmaschine-Aus-Anforderungen zulässt, während die Kraftmaschine eingeschaltet ist, der Kraftmaschine zu befehlen, in den Aus-Zustand überzugehen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl die Kraftmaschine-Aus-Anforderung zulässt, wenn der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl nicht anfordert, dass die Kraftmaschine eingeschaltet ist, und der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl die Kraftmaschine-Aus-Anforderung nicht verhindert.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Steuerung ferner programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl eine Kraftmaschine-Ein-Anforderung ist und der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl Kraftmaschine-Ein-Anforderungen zulässt, während die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, der Kraftmaschine zu befehlen, in den Ein-Zustand überzugehen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1–3, ferner umfassend eine Traktionsbatterie und wobei die mindestens eine Steuerung ferner programmiert ist, einen Zielladezustand für die Traktionsbatterie basierend auf den Routeninformationen und eine Basisbatterieleistungsreferenz unabhängig von den Routeninformationen zu generieren und in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl mindestens eine vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen über die Route definiert, die Traktionsbatterie basierend auf dem Zielladezustand und der Basisbatterieleistungsreferenz zu laden und zu entladen.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der Zielladezustand für die Traktionsbatterie innerhalb eines ersten vorbestimmten Ladezustandsbereichs ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Basisbatterieleistungsreferenz ein Leistungspegel ist, welcher gewählt ist, um einen Ladezustand der Traktionsbatterie innerhalb eines zweiten vorbestimmten Ladezustandsbereichs zu steuern, welcher den ersten vorbestimmten Ladezustandsbereich umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei die mindestens eine Steuerung ferner programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl weniger als die vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen über die Route definiert, die Traktionsbatterie gemäß der Basisbatterieleistungsreferenz zu laden und zu entladen, wobei die Basisbatterieleistungsreferenz auf einem gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf, einem Ladezustand der Traktionsbatterie und Batteriewartungs-Ladezustandsgrenzen basiert.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die mindestens eine Steuerung ferner programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl weniger als eine vorbestimmte Anzahl von vorhergesagten Kraftmaschinenzyklen über eine Route definiert, die Kraftmaschine gemäß dem zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl zu befehlen.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl weniger als eine vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen definiert, wenn ein oder mehrere (i) eines vorhergesagten Fahrzeuggeschwindigkeitsprofils größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit über eine Route sind und (ii) ein vorhergesagtes Fahrerleistungsbedarfsprofil größer als eine vorbestimmte Leistung über die Route ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine; und eine Steuerung, welche programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass ein Kraftmaschinenzyklusprofil, das von einem vorhergesagten Fahrerleistungsbedarf abgeleitet ist, der auf Routeninformationen basiert, eine Anzahl von Kraftmaschinenzyklen größer als eine vorbestimmte Anzahl aufweist, die Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschinenzyklusprofil zu zyklisieren und andernfalls die Kraftmaschine gemäß einem Kraftmaschinenzykluszustand zu zyklisieren, der von einem gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf abgeleitet ist, der unabhängig von den Routeninformationen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschinenzykluszustand zu befehlen, wenn der Kraftmaschinenzykluszustand einen Übergang verhindert, welcher vom Kraftmaschinenzyklusprofil angefordert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschinenzykluszustand zu befehlen, wenn der Kraftmaschinenzykluszustand einen Kraftmaschinenzustand anfordert, welcher eine höhere Priorität als das Kraftmaschinenzyklusprofil aufweist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11–13, ferner umfassend eine Traktionsbatterie und wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass das Kraftmaschinenzyklusprofil die Anzahl der Kraftmaschinenzyklen größer als die vorbestimmte Anzahl aufweist, die Traktionsbatterie gemäß einem Zielladezustandsprofil zu laden oder zu entladen, das vom vorhergesagten Fahrerleistungsbedarf abgeleitet ist, und andernfalls die Traktionsbatterie gemäß einer Batterieleistungsreferenz zu laden oder zu entladen, die vom gegenwärtigen Fahrerleistungsbedarf abgeleitet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass das Kraftmaschinenzyklusprofil die Anzahl der Kraftmaschinenzyklen größer als die vorbestimmte Anzahl aufweist, eine Kraftmaschinenleistungsanforderung auszugeben, welche auf einer Differenz zwischen dem Zielladezustandsprofil und einem gegenwärtigen Ladezustand der Traktionsbatterie basiert.
Verfahren, umfassend: Ausgeben eines Kraftmaschine-Aus-Befehls von einer Steuerung in Reaktion darauf, dass ein erster Kraftmaschinenzyklusbefehl, welcher auf Routeninformationen basiert, eine Kraftmaschine-Aus-Anforderung umfasst und ein zweiter Kraftmaschinenzyklusbefehl, welcher unabhängig von Routeninformationen ist, die Kraftmaschine-Aus-Anforderung zulässt, während eine Kraftmaschine eingeschaltet ist; und Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschine-Aus-Befehl.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Ausgeben eines Zielladezustands durch die Steuerung für eine Traktionsbatterie basierend auf den Routeninformationen und einer Batterieleistungsreferenz unabhängig von den Routeninformationen und Laden und Entladen der Traktionsbatterie gemäß dem Zielladezustand in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl mindestens eine vorbestimmte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen über die Route definiert.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend ein Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl in Reaktion darauf, dass der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl die Kraftmaschine-Aus-Anforderung nicht zulässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15–17, ferner umfassend ein Ausgeben eines Kraftmaschine-Ein-Befehls durch die Steuerung in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl eine Kraftmaschine-Ein-Anforderung umfasst und der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl die Kraftmaschine-Ein-Anforderung zulässt, während die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, und Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem Kraftmaschine-Ein-Befehl.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15–18, ferner umfassend ein Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl in Reaktion darauf, dass der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl weniger als eine vorbestimmte Anzahl von vorhergesagten Kraftmaschinenzyklen über eine Route definiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15–19, ferner umfassend ein Betreiben der Kraftmaschine gemäß dem zweiten Kraftmaschinenzyklusbefehl in Reaktion darauf, dass der zweite Kraftmaschinenzyklusbefehl eine höhere Priorität als der erste Kraftmaschinenzyklusbefehl aufweist.