DE112011105344B4 - Überwachungssteuerungssystem für hybridelektrischen Antriebsstrang - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang (10) mit einem Verbrennungsmotor (12), einem Generator (14) und einer Batterie (20, 22), wobei das Verfahren umfasst:Erhalten eines Fahrzeugstarteingangssignals von einem Bedienerinterface (44);Aktivieren eines Mastercontrollers (42) nach dem Erhalten des Eingangs von dem Bedienerinterface (44);Aktivieren wenigstens eines Sekundärcontrollers (52, 54, 56, 58, 60) in einem Status mit minimalem Energieverbrauch oder ohne Energieverbrauch nach dem Starten des Aktivierens des Mastercontrollers (42);Durchführen eines Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests unter Verwendung des Mastercontrollers (42);Ausgleichen der Spannung innerhalb der Hochspannungsbatteriepaketzellen (28, 32) basierend auf den Ergebnissen des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests; gekennzeichnet durchSchließen eines Hochspannungsisolationsschalters (24, 26) nach dem Ausgleich der Spannung innerhalb des Hochspannungsbatteriepakets (20, 22); undGenerieren eines Signals nach dem Schließen des Hochspannungsisolationsschalters (24, 26) von dem Mastercontroller (42) an den wenigstens einen Sekundärcontroller (52, 54, 56, 58, 60) den Betrieb aufzunehmen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 8.
  • Ein solches Verfahren ist aus der US 6 137 262 A bekannt. Weitere Beispiele für entsprechende Vorrichtungen und/oder Verfahren sind durch die DE 10 2009 020 178 A1 , US 2008 / 0 086 247 A1 , US 2010 / 0 321 025 A1 , EP 2 043 221 A2 und US 2007 / 0 120 529 A1 offenbart.
  • Hintergrund
  • Heutzutage verwenden viele Fahrzeuge hybridelektrische Antriebsstränge, um die Effizienz des Fahrzeuges zu erhöhen. Hybridelektrische Antriebsstränge verbessern typischerweise die Gesamtkraftstoffausnutzung des Fahrzeugs, indem sie ermöglichen, einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor zu ergänzen, so dass weniger Energieabgabe durch den Verbrennungsmotor erforderlich ist, da Energie des Elektromotors in Situationen zusätzlich genutzt werden kann, in denen maximale Energieabgabe erforderlich ist, wie zum Beispiel beim Beschleunigen oder beim Erklimmen von Steigungen. Zusätzlich können hybridelektrische Antriebsstränge genutzt werden, um Einrichtungen mit Energie zu versorgen, die an einem Fahrzeug montiert sind, wie zum Beispiel eine Hebevorrichtung, einen Erdbohrer, einen Pfostenlochbagger, einen Kran oder andere Ausrüstung, die genutzt werden kann, wenn das Fahrzeug nicht in Bewegung ist. Solche Antriebsaggregate können durch einen Nebenabtrieb („PTO“) angetrieben werden, welcher durch einen Elektromotor des hybridelektrischen Antriebsstrangs angetrieben sein kann, um die Zeit zu reduzieren, in welcher ein Verbrennungsmotor in Betrieb ist.
  • Das Aktivieren und das Deaktivieren oder die Inbetriebnahme und Außerbetriebnahme des elektrischen Systems in einem Fahrzeug, welches einen hybridelektrischen Antriebsstrang hat, verursacht Probleme, die zuvor nicht beobachtet wurden. Beispielsweise kann beim Aktivieren des elektrischen Systems das einfache Überführen eines Hochspannungsisolationsschalters von einer offenen Stellung, in welcher er das Fließen von Elektrizität verhindert, in eine geschlossene Stellung, in welcher er das Fließen von Elektrizität ermöglicht, durch Aktivieren des Fahrzeugsschlüssels eine rasche und unkontrollierte freie Strömung von elektrischer Energie verursacht werden, welche Systemkomponenten beschädigen kann. Zum Beispiel können Konstruktionsgrenzen von Systemkomponenten durch rasches Zuführen von elektrischer Energie überschritten werden, wodurch die Systemkomponenten beschädigt werden. In ähnlicher Weise können ein vorzeitiges Komponentenversagen oder eine exzessive Batterieentladung auftreten, wenn elektrische Systeme deaktiviert werden, falls das Fließen von elektrischer Energie plötzlich stoppt.
  • Weiterhin muss zusätzlich zum Aktivieren und Deaktivieren der elektrischen Systeme die Spannung in einzelnen Zellen in Batterien des hybridelektrischen Antriebsstrangs ausgeglichen werden, um es dem elektrischen System zu ermöglichen, wie vorgesehen zu funktionieren, und es dem Batteriepaket zu ermöglichen, eine akzeptable Leistung und Lebensdauer anzubieten. Wenn die Spannung der einzelnen Batteriezellen nicht innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird, kann die Lebensdauer nachteilig beeinflusst werden und elektrische Systeme keine ausreichende Spannung haben, wenn eine von den einzelnen Zellen in einem Batteriepaket nicht so geladen ist, wie die übrigen Zellen. Vorherige Bemühungen Batteriemanagementsysteme bereitzustellen, waren darauf gerichtet, entweder die Spannung innerhalb der Batteriezellen auszugleichen, nachdem das Fahrzeug ausgeschaltet wurde, was die Batteriepakete auf ein Niveau entladen kann, welches das Fahrzeug am Starten hindert, oder dass Batteriemanagementsystem war während des Betriebs des hybridelektrischen Antriebsstrangs aktiv, was es zunehmend schwierig macht, die Batteriepakete auszugleichen, da elektrischer Lasten ständig die Spannung innerhalb der Batteriepakete variieren.
  • Deshalb besteht ein Bedürfnis für ein Steuersystem, welches das Aktivieren, für ein elektrisches System eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang steuert.
  • Kurzfassung
  • Befriedigt wird dieses Bedürfnis erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 8. Danach wird ein Fahrzeugeinschalteingangssignal von einem Bedienerinterface erhalten. Wenigstens ein Sekundärcontroller wird nach dem Starten des Aktivierens des Mastercontrollers aktiviert. Ein Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest wird unter Verwendung des Mastercontrollers ausgeführt. Die Spannung innerhalb der Zellen des Hochspannungsbatteriepakets wird auf der Grundlage der Ergebnisse des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests ausgeglichen. Ein Hochspannungs-Isolationsschalter schließt, nach dem die Spannung innerhalb des Hochspannungsbatteriepakets ausgeglichen ist. Ein Signal des Mastercontrollers an den wenigstens einen Sekundärcontroller, den Betrieb aufzunehmen, wird nach dem Schließen des Hochspannungs-Isolationsschalters generiert. Das Ausgleichen der Hochspannungsbatterien tritt auch dynamisch während des normalen Fahrzeugbetriebs auf. Der „Test“ der Spannung der Hochspannungsbatteriezellen tritt auf, bevor die Vorladeschalter und die Isolationsschalter schließen. Der „Test“ ist ein momentaner Blick/flüchtiger Eindruck des Batteriemanagementsystems an den Hochspannungsbatteriezellen, um deren Ladezustand (state of charge - SOC) zu bestimmen, welcher ein fester Referenzpunkte wird, um später mehr oder weniger elektrisches Potenzial zu einer bestimmten Zelle während des dynamischen Fahrzeugbetriebs zu lenken.
  • Wie oben beschrieben bietet ein Überwachungssteuersystem für einen hybridelektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeuges, welcher mit den Erfindungsmerkmalen ausgerüstet ist, eine Zahl von Vorteilen, von welchen einige oben beschrieben sind und andere der Erfindung innewohnen. Auch können Modifikationen an dem Überwachungssystem für hybridelektrische Antriebsstränge oder einem mit diesem System ausgerüsteten Fahrzeug vorgeschlagen werden, ohne von der Lehre hierin abzuweichen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Fahrzeug mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang zeigt.
    • 2 ist ein Flussdiagramm, welches einen Aktivierungsprozess nach der Erfindung für ein elektrisches System eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang zeigt.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, welches einen nicht zur Erfindung gehörenden Deaktivierungsprozess für ein elektrisches System eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang zeigt.
    • 4 ist ein Diagramm, welches den Stromfluss zeigt, bevor ein Batteriemanagementsystem während des Aktivierens eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang eingesetzt wird.
    • 5 ist ein Diagramm, welches den Stromfluss zeigt, bevor ein Batteriemanagementsystem während des Deaktivierens eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nun bezugnehmend auf die Figuren und im Besonderen auf 1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang 10 gezeigt. Der hybridelektrische Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 und ein hybridelektrisches System 14 auf, das mit dem Verbrennungsmotor 12 gekuppelt ist. Das hybridelektrische System 14 kann einen Elektromotor und Generator aufweisen, die dafür angepasst ist, als Generator zu arbeiten und elektrische Energie zu erzeugen, wenn er durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und auch geeignet ist, als ein Elektromotor zu arbeiten, wenn er durch erste und zweite Hochspannungsbatteriepakete 20, 22 mit Energie versorgt wird. Ein Hybridmotorcontroller 16 ist mit dem hybridelektrischen System 14 verbunden, um die Funktion des hybridelektrischen Systems 14 entweder als Motor oder als Generator zu steuern.
  • Der Hybridmotorcontroller 16 ist elektrisch mit einer Hochspannungsverteilbox 18 verbunden. Die Hochspannungsverteilbox 18 ist dafür angepasst, das Verteilen von elektrischer Energie zu und von dem elektrischen System 16, dem ersten Hochspannungsbatteriepaket 20, dem zweiten Hochspannungsbatteriepaket 22 und den elektrisch angetriebenen Komponenten des Fahrzeugs zu steuern. Die Hochspannungsverteilbox 18 umfasst einen ersten Isolationsschalter 24 und einen zweiten Isolationsschalter 26. Der erste Isolationsschalter 24 und der zweite Isolationsschalter 26 können zwischen einer offenen Position, in der das Fließen von Elektrizität verhindert wird, und einer geschlossenen Position, in der das Fließen von Elektrizität ermöglicht wird, umgeschaltet werden.
  • Das erste Hochspannungsbatteriepaket 20 schließt wenigstens eine Hochspannungsbatteriezelle 28 und eine Batteriemanagementsystem- („BMS“) Schaltung 30 ein. Die wenigstens eine Hochspannungsbatteriezelle 28 gespeichert elektrische Energie, die durch das hybridelektrische System 14 verwendet wird. Die BMS-Schaltung 30 wird verwendet, um einen Status des ersten Batteriepakets 20 zu testen und die Spannung innerhalb der Hochspannungsbatteriezelle 28 des ersten Hochspannungsbatteriepakets 20 und anderer Hochspannungsbatteriezellen sowohl innerhalb des ersten Hochspannungsbatteriepakets 20 als auch in anderen Hochspannungsbatteriepaketen, wie zum Beispiel dem zweiten Hochspannungsbatteriepaket 22, auszugleichen.
  • Das zweite Hochspannungsbatteriepaket 22 schließt wenigstens eine Hochspannungsbatteriezelle 32 und eine BMS-Schaltung 34 ein. Das zweite Hochspannungsbatteriepaket 22 ist in der Regel mit dem ersten Hochspannungsbatteriepaket 20 identisch.
  • Die BMS-Schaltungen 30, 34 ermöglichen es, die Spannung innerhalb der Hochspannungsbatteriezellen 28, 32 zu messen, wenn keine Last an den elektrischen Systemen anliegt, wie zum Beispiel dann, wenn der erste und zweite Isolationsschalter 24, 26 in der offenen Position sind. Sobald die Spannung in den Hochspannungsbatteriezellen 28, 32 gemessen wurde, kann die Spannung innerhalb jeder Zeile 28, 32 angeglichen werden, da ein Batteriepaket 20, 22 üblicherweise nur soviel elektrische Energie abgeben kann, wie sie wenigstens in der geladenen Zelle des Batteriepakets 20, 22 vorgefunden wird.
  • Die Hochspannungsverteilbox 18 schließt weiterhin eine Vorladewiderstandsschaltung 36 ein. Die Vorladewiderstandsschaltung 36 kann verwendet werden, um eine Menge von elektrischem Strom, der durch die Hochspannungsverteilbox 18 fließt, zu bestimmen. Die Rolle der Vorladewiderstandsschaltung 36 ist es, das Fließen von elektrischer Energie zu allen Komponenten der elektrischen Architektur des Fahrzeugs zu reduzieren oder zu verhindern. Ein solcher rascher unkontrollierter freier Fluss von elektrische Energie legt starke, rasche Ladungen an elektrischen Komponenten in einem Maß an, die möglicherweise ihre Konstruktionsgrenzen überschreiten, was zu einem übermäßigen oder frühzeitigen Ausfall dieser Komponenten beiträgt. Ein Gleichspannungswandler 38 ist ebenfalls innerhalb der Hochspannungsverteilbox 18 vorgesehen. Der Gleichspannungswandler 38 ist dafür angepasst, den Hochspannungsausgang des ersten Batteriepakets 20 und des zweiten Batteriepakets 22 auf eine niedrigere Spannung für die Verwendung mit elektrische Niederspannungssystemen zu wandeln, wie sie typischerweise bei elektrisch betriebenen Zubehörteilen in Fahrzeugen vorgefunden werden. Zusätzlich zum Gleichspannungswandler 38, der in der Hochspannungsverteilbox 18 vorgefunden wird, kann ein zweiter Gleichspannungswandler 40 vorgesehen sein.
  • Ein elektronischer Systemcontroller („ESC“) 42 ist ebenfalls vorgesehen. Der ESC 42 dient als ein Mastercontroller für das elektrische System des hybridelektrischen Antriebsstrangs 10. Der ESC 42 ist elektrisch mit einem Bedienerinterface 44, wie beispielsweise einem Zündschlüssel verbunden. Das Bedienerinterface 44 ermöglicht es einem Bediener durch Stellen des Bedienerinterfaces 44 in eine Startposition anzuzeigen, dass der hybridelektrische Antriebsstrang 10 aktiviert oder angeschaltet werden soll. In ähnlicher Weise ermöglicht das Bedienerinterface 44 es dem Bediener auch durch Stellen des Bedienerinterfaces 44 in eine Ausposition anzuzeigen, dass der hybridelektrische Antriebsstrang deaktiviert oder ausgeschaltet werden soll.
  • Der ESC 42 ist elektrisch über Steuernetzwerke 46, 48, 50 mit einer Anzahl von Sekundärcontrollern und elektrischen Einrichtungen verbunden. Zum Beispiel kann ein Antriebsstrang-Steuernetzwerk 48 den ESC 42 elektrisch mit einem elektronischen Steuermodul („ECM“) oder einer elektronischen Steuereinheit („ECU“) 52, einer Hybridsteuereinheit („HCU“) 54 und einer Getriebesteuereinheit („TCU“) 56, einer Antiblockierbremssystem-Steuereinheit („ABS“) 58 und einem regenerativen Bremssystem 60 verbinden. Das Antriebsstrang-Steuernetzwerk 48 kann nach SAE-Standard J1939 arbeiten.
  • Der ESC 42 ist auch mit einem Armaturenbrett 62 über ein Armaturennetzwerk 46 verbunden. Das Armaturennetzwerk 46 kann nach SAE-Standard J1708 arbeiten.
  • Schließlich ist der ESC 42 über ein Hybridsteuernetzwerk 50 angeschlossen. Das Hybridsteuernetzwerk 50 kann nach SAE-Standard J1939 arbeiten. Das Hybridsteuernetzwerk 50 umfasst einen Druckluftkompressorcontroller 64, einen Servolenkungscontroller 66 und einem Heizungsregler 68. Der Druckluftkompressorcontroller 64, der Servolenkungscontroller 66 und der Heizungsregler 68 sind alle ebenfalls elektrisch mit der Hochspannungsverteilbox 18 verbunden, um Energie zu erhalten. Das Hybridsteuernetzwerk 50 umfasst weiterhin ein Fernsteuermodul (Remote Power Module - „RPM“) 70 und ein zweites RPM 72. Das erste RPM 70 und das zweite RPM 72 sind dafür angepasst, verschiedene Einrichtungen eines Fahrzeuges mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang zu steuern, wie zum Beispiel eine Hebevorrichtung oder hydraulisch angetriebene Komponenten, wie beispielsweise einen Erdbohrer. Das Hybridsteuernetzwerk 50 umfasst weiterhin das erste Hochspannungsbatteriepaket 20 und das zweite Hochspannungsbatteriepaket 22. Daher ermöglicht das Hybridsteuernetzwerk 50 es dem ESC 42 elektrisch mit einer Anzahl von steuerbaren Komponenten des hybridelektrischen Antriebsstrangs 10 verbunden zu sein.
  • Nun bezugnehmend auf 2 ist ein Flussdiagramm für einen erfindungsgemäßen Aktivierungsprozess 100 des elektrischen Systems eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang 10 gezeigt. Der Aktivierungsprozess 100 beginnt, wenn der Bediener das Bedienerinterface in eine Betriebsposition schaltet, wie in Block 102 gezeigt. Das Bedienerinterface generiert ein Signal, das an den ESC übermittelt wird, in Block 104 auch als Mastercontroller bezeichnet, welches anzeigt, dass das Bedienerinterface in eine Betriebsposition geschaltet wurde. Der Mastercontroller aktiviert dann seinen Betrieb bei Block 106. Sobald der Mastercontroller seine Aktivierung beginnt, beginnt wenigstens ein Sekundärcontroller, zum Beispiel ein Druckluftkompressorcontroller, wie in Block 108 gezeigt, aktiviert zu werden.
  • Ein Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest wird bei Block 110 durchgeführt. Der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest schließt ein, dass der Mastercontroller ein Signal zu den Sekundärcontrollern sendet, in einem Status mit minimalem Energieverbrauch oder ohne Energieverbrauch zu bleiben, bis der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest abgeschlossen ist. Der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest wird mit dem Hochspannungsisolationsschalter in einer offenen Position durchgeführt, die ein Fließen von elektrischem Strom von einem Hochspannungsbatteriepaket verhindert. Das Durchführen des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest mit dem Hochspannungsisolationsschalter in der offenen Position ermöglicht ein stabileres Spannungsumfeld. Die Spannung innerhalb der Zellen des Batteriepakets oder der Batteriepakete kann dann entweder durch Entladen von Zellen mit überschüssiger Spannung oder Laden von Zellen mit niedrigerer Spannung als der vorgesehenen Spannung oder einer Kombination der beiden ausgeglichen werden
  • Als nächstes kann Strom von dem Hochspannungsbatteriepaket einem Gleichspannungswandler zur Verwendung mit dem elektrischen Niederspannungssystem des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Der Mastercontroller aktiviert weiterhin eine Hochspannungsvorladeschaltung, wo der Mastercontroller Stromfluss in sowohl dem elektrischen Hochspannungssystem als auch in dem elektrischen Niederspannungssystem überwacht. Der Stromfluss in dem elektrischen Hochspannungssystem muss zwischen einer oberen Stromgrenze und einer unteren Stromgrenze liegen. Weiterhin muss der Stromfluss in dem elektrischen Hochspannungssystem zwischen der oberen Stromgrenze und der unteren Stromgrenze für einen vorbestimmten Zeitraum liegen. In ähnlicher Weise muss das elektrische Niederspannungssystem einen Stromfluss aufweisen, der zwischen einer oberen Stromgrenze und einer unteren Stromgrenze für einen vorbestimmten Zeitraum liegt. Die obere und untere Stromgrenze sowie der vorbestimmte Zeitraum können basierend auf der Anwendung des Fahrzeuges variieren.
  • Sobald der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest ausgeführt worden ist und der Vorladeschaltung anzeigt, dass der Hochspannungsstrom- und der Niederspannungsstromfluss innerhalb der vordefinierten Spannungsgrenzen liegen, kann ein Hochspannungsisolationsschalter von einer offenen Position in eine geschlossene Position überführt werden, wie es in Block 114 zu sehen ist. Schließlich sendet der Mastercontroller wie in Block 116 gezeigt ein Signal zu den Sekundärcontrollem, dass sie den Betrieb aufnehmen können.
  • Alternativ kann der Ausgleichschritt unterbleiben, sobald der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest, der bei Block 110 ausgeführt wird, abgeschlossen ist, und der Mastercontroller kann fortfahren, die Vorladeschaltung des Hochspannungs- und des Niederspannungssystems zu aktivieren.
  • Sobald der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest und die Vorladeschaltung anzeigen, dass der Hochspannungs- und der Niederspannungsstromfluss innerhalb der vorbestimmten Grenzen liegt, kann der Hochspannungsisolationsschalter von der offenen Stellung in die geschlossene Stellung überführt werden, wie in Block 114 zu sehen. Das Ausgleichen der Spannung innerhalb der Zellen des Batteriepakets oder der Batteriepakete wird dann dynamisch während des Betriebs des Fahrzeugs durch entweder Entladen von Zellen mit Überspannung oder Laden von Zellen mit einer Unterspannung oder einer Kombination der beiden, ausgeführt.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm für einen nicht zur Erfindung gehörenden Abschalteprozess 200 eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang 10. Der Abschalteprozess 200 beginnt, wenn der Bediener ein Bedienerinterface oder ein Benutzerinterface in einer Abschalteposition wie in Block 202 gezeigt schaltet. Das Bedienerinterface generiert ein Signal, das an einen ESC, in Block 204 auch als Mastercontroller bezeichnet, übermittelt wird, welches anzeigt, dass das Bedienerinterface in eine Abschalteposition geschaltet wurde. Der Mastercontroller ermittelt dann eine Menge elektrischer Aktivität in dem hybridelektrischen Antriebsstrang bei Block 206. Der Mastercontroller reduziert wie in Block 208 gezeigt, die elektrische Aktivität innerhalb des hybridelektrischen Antriebsstrangs bis das Gesamtniveau der elektrischen Aktivität unter einen vorbestimmten Abschalteschwellwert fällt. Sobald die elektrische Aktivität unterhalb des vorbestimmten Abschalteschwellwerts liegt, wird der Hochspannungsisolationsschalter bei Block 210 von der geschlossenen Position in die offene Position überführt.
  • Ein Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest wird bei Block 212 durchgeführt. Der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest schließt ein, dass der Mastercontroller ein Signal zu Sekundärcontrollern übermittelt, in einem Stadium mit minimalem oder keinem Energieverbrauch zu bleiben, bis der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest abgeschlossen ist. Der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest wird mit dem Hochspannungsisolationsschalter in einer offenen Position durchgeführt, was einen Fluss von elektrischem Strom von dem Hochspannungsbatteriepaket verhindert. Das Durchführen des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest mit dem Hochspannungsisolationsschalter in der offenen Position bietet ein stabileres Spannungsumfeld. Die Spannung innerhalb der Zellen des Batteriepakets oder der Batteriepakete wird dann bei Block 214 entweder durch Entladen von Zellen mit einer Überspannung oder Laden von Zellen mit einer Spannung niedriger als die vorgesehene Spannung oder einer Kombination der beiden ausgeglichen. Alternativ kann das Ausgleichen der Hochspannungsbatterien dynamisch während des nächsten oder eines nachfolgenden Fahrzeugbetriebszyklus auftreten. In einem solchen Fall dient der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest als eine Momentaufnahme des BMS an den Hochspannungsbatteriezellen, um deren Ladestatus (SOC) zu bestimmen. Dieser SOC wird ein fester Referenzpunkt, um mehr oder weniger elektrisches Potenzial während des dynamischen Fahrzeugbetriebs zu einer bestimmten Zelle zu lenken, wenn das Fahrzeug das nächste Mal benutzt wird. Mit anderen Worten erinnert sich das BMS an den letzten Zell-SOC für die Verwendung bei einer nachfolgenden Wiederaktivierung des Systems.
  • Schließlich signalisiert der Mastercontroller den Sekundärcontrollern bei Schritt 216 in einen Schlafmodus einzutreten. Der Schlafmodus stoppt Aktivität des Steuernetzwerks zwischen den Sekundärcontrollern und dem Mastercontroller. Der Mastercontroller tritt in einen Schlafmodus bei Block 218 ein und der gesamte hybridelektrische Antriebsstrang wird bei Block 220 abgeschaltet.
  • 4 zeigt ein Stromdiagramm 300, welches die Menge an Strom, die von dem elektrischen Hochspannungssystem 302 fließt, sowie die Menge an Strom, die von dem elektrischen Niederspannungssystem 304 fließt, vor der Aktivierung des ESC und jedem der weiteren Controller zeigt. Eine obere Spannungsgrenze b1 ist genauso gezeigt wie eine untere Spannungsgrenze b2. Wie in 4 gezeigt, sind die obere Spannungsgrenze b1 und die untere Spannungsgrenze b2 als identisch für sowohl den Stromfluss von dem elektrischen Hochspannungssystem 302 als auch den Stromfluss von dem elektrischen Niederspannungssystem 304 gezeigt, wobei jedoch in Betracht gezogen wird, dass unterschiedliche Grenzen eingesetzt werden können. Der vorgegebene Zeitraum 306 ist in 4 ebenfalls gezeigt. Der vorgegebene Zeitraum 306 stellt sicher, dass der Stromfluss von dem elektrischen Hochspannungssystem 302 und der Stromfluss von dem elektrischen Niederspannungssystem 304 innerhalb der oberen Stromgrenze b1 und der unteren Stromgrenze b2 für einen ausreichenden Zeitraum bleibt, um anzuzeigen, dass der Betrieb des hybridelektrischen Antriebsstrangs sich stabilisiert hat und es unwahrscheinlich ist, dass ein Schaden durch ein Überführen eines Isolationsschalters in eine geschlossenen Position, die ein Fließen von Strom von der Hochspannungsverteilbox ermöglicht, verursacht wird.
  • In ähnlicher Weise zeigt 5 ein Stromdiagramm 400, welches sowohl eine Menge von Strom, die von einem elektrischen Hochspannungssystem 402 fließt, als auch eine Menge von Strom, die von einem elektrischen Niederspannungssystem 404 fließt, vor dem Abschalten des ESC und jedes weiteren Controllers zeigt. Eine obere Stromgrenze b3 ist genauso gezeigt wie eine untere Stromgrenze b4. Wie in 5 gezeigt, sind die obere Stromgrenze b3 und die untere Stromgrenze b4 als identisch sowohl für den Stromfluss des elektrischen Hochspannungssystems 402 als auch den Stromfluss des elektrischen Niederspannungssystem 404 gezeigt, wobei jedoch in Betracht gezogen wird, dass unterschiedliche Grenzen eingesetzt werden. In einem Ausführungsbeispiel brauchen die Niveaus des Hochspannungsstroms und des Niederspannungsstromfluss nicht identisch zu sein, jedoch müssen sowohl der Hochspannungsstrom als auch der Niederspannungsstromfluss innerhalb eines „Totzonen“-Bereichs liegen, der zwischen b3 und b4 gebildet ist. Ein vorbestimmter Zeitraum 406 ist in 5 ebenfalls dargestellt. Der vorgegebene Zeitraum 406 stellt sicher, dass der Stromfluss von dem elektrischen Hochspannungssystem 402 und der Stromfluss von dem elektrischen Niederspannungssystem 404 innerhalb der oberen Stromgrenze b3 und der unteren Stromgrenze b4 für einen ausreichenden Zeitraum bleibt, um anzuzeigen, dass der Betrieb des hybridelektrischen Antriebsstrangs stabil ist und es unwahrscheinlich ist, dass ein Schaden durch Überführen eines Isolationsschalters in eine offenen Position, in welcher ein Stromfluss von einer Hochspannungsverteilbox unterbrochen wird, verursacht wird.
  • Es wird verstanden werden, dass ein Steuersystem als Hardware zum Ausführen des Verfahrens implementiert werden kann. Das Steuersystem kann mit jeder oder einer Kombination der folgenden Technologien implementiert werden, welche alle gut bekannt sind: diskrete logische Schaltung(en) mit logischen Gattern zum Implementieren von logischen Funktionen aufgrund von Datensignalen, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) mit geeigneten kombinatorischen logischen Gattern, programmierbare Gatteranordnung(en) (PGA), im Feld programmierbare Gatteranordnung (Field Programmable Gate Array - FPGA) usw.
  • Wenn das Steuersystem als Software implementiert wird, sollte beachtet werden, dass das Steuersystem auf jedem computerlesbaren Medium für die Verwendung oder in Verbindung mit jedem Computer bezogenen System oder Verfahren gespeichert sein kann. Im Kontext dieses Dokumentes kann ein computerlesbares Medium jedes Medium sein, dass das Programm zur Verwendung bei oder in Verbindung mit den Anweisungen ausführenden System, Vorrichtung oder Einrichtung speichern, übertragen, verbreiten oder transportieren kann. Das computerlesbare Medium kann zum Beispiel, aber nicht beschränkt darauf, ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot-, oder Halbleiter-System, Vorrichtung, Einrichtung oder Verbreitungsmedium sein. Spezifischere Beispiele (nicht abschließende Liste) für das computerlesbare Medium können das Folgende einschließen: eine elektrische Verbindung (elektronisch) mit einer oder mehreren Leitungen, eine tragbare Computerdiskette (magnetisch), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) (elektronisch), einen Festspeicher (ROM) (elektronisch), einen löschbar programmierbaren Festspeicher (EPROM, EEPROM oder Flash-Speicher) (elektronisch), einen optischen Leiter (optisch) und einen tragbaren Kompaktdisketten-Festspeicher (CDROM) (optisch). Das Steuersystem kann in einem Computer lesbare Medium für die Verwendung bei oder in Verbindung mit einem Anweisungen ausführenden System, Vorrichtung oder Einrichtung verkörpert sein, wie zum Beispiel einem computerbasierten System, Prozessor enthaltenen System oder einem anderen System, welches die Anweisungen von dem Anweisungen ausführenden System, Vorrichtung oder Einrichtung abrufen und die Anweisungen ausführen kann.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang (10) mit einem Verbrennungsmotor (12), einem Generator (14) und einer Batterie (20, 22), wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Fahrzeugstarteingangssignals von einem Bedienerinterface (44); Aktivieren eines Mastercontrollers (42) nach dem Erhalten des Eingangs von dem Bedienerinterface (44); Aktivieren wenigstens eines Sekundärcontrollers (52, 54, 56, 58, 60) in einem Status mit minimalem Energieverbrauch oder ohne Energieverbrauch nach dem Starten des Aktivierens des Mastercontrollers (42); Durchführen eines Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests unter Verwendung des Mastercontrollers (42); Ausgleichen der Spannung innerhalb der Hochspannungsbatteriepaketzellen (28, 32) basierend auf den Ergebnissen des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests; gekennzeichnet durch Schließen eines Hochspannungsisolationsschalters (24, 26) nach dem Ausgleich der Spannung innerhalb des Hochspannungsbatteriepakets (20, 22); und Generieren eines Signals nach dem Schließen des Hochspannungsisolationsschalters (24, 26) von dem Mastercontroller (42) an den wenigstens einen Sekundärcontroller (52, 54, 56, 58, 60) den Betrieb aufzunehmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: Überwachen des Stromflusses innerhalb des Hochspannungsbereichs (302) des hybridelektrischen Antriebsstrangs (10); und Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Hochspannungsbereichs (302) in einem vordefinierten Bereich (b1, b2) von Stromflüssen liegt, bevor der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Hochspannungsbereichs (302) in einem vordefinierten Bereich (b1, b2) von Stromflüssen liegt, einen vorbestimmten Zeitraum (306) einschließt, in dem der Stromfluss innerhalb des vordefinierten Bereichs (b1, b2) von Stromflüssen bleibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: Überwachen eines Stromflusses innerhalb eines Niederspannungsbereichs (304) des hybridelektrischen Antriebsstrangs (10); und Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Niederspannungsbereichs (304) in einem vordefinierten Bereich (b1, b2) liegt, bevor der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Niederspannungsbereichs (304) in dem vordefinierten Bereich (b1, b2) von Stromflüssen ist, einen vorbestimmten Zeitraum (306) einschließt, in dem der Stromfluss innerhalb des vordefinierten Bereichs (b1, b2) von Stromflüssen bleibt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest nach dem Aktivieren zusätzlicher Controller durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: Übermitteln eines Signals, welches einen Stromfluss von dem Hochspannungsbatteriepaket (20, 22) nach dem Abschluss des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests anzeigt.
  8. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem hybridelektrischen Antriebsstrang (10) mit einem Verbrennungsmotor (12), einem Generator (16) und einer Batterie (20, 22), wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Fahrzeugstarteingangssignals von einem Bedienerinterface (44); Aktivieren eines Mastercontrollers (44) nach dem Erhalt des Eingangs von dem Bedienerinterface (44); Aktivieren wenigstens eines Sekundärcontrollers (52, 54, 56, 58, 60) in einem Status mit minimalem Energieverbrauch oder ohne Energieverbrauch nach dem Starten des Aktivierens des Mastercontrollers (44); Durchführen eines Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests unter Verwendung des Mastercontrollers (44); gekennzeichnet durch Schließen eines Hochspannungsisolationsschalters (24, 26) nach dem Durchführen des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests; Generieren eines Signals nach dem Schließen des Hochspannungsisolationsschalters (24, 26) von dem Mastercontroller (42) an den wenigstens einen Sekundärcontroller (52, 54, 56, 58, 60) den Betrieb aufzunehmen; und dynamisches Ausgleichen der Spannung innerhalb der Hochspannungsbatteriepaketzellen (28, 32) während des Betriebs des Fahrzeuges basierend auf den Ergebnissen des Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstests.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 weiterhin gekennzeichnet durch: Überwachen des Stromflusses innerhalb des Hochspannungsbereichs (302) des hybridelektrischen Antriebsstrangs (10); und Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Hochspannungsbereichs (302) in einem vordefinierten Bereich (b1, b2) von Stromflüssen liegt, bevor der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Hochspannungsbereichs (302) in einem vordefinierten Bereich (b1, b2) von Stromflüssen liegt, einen vorbestimmten Zeitraum (306) einschließt, in dem der Stromfluss innerhalb des vordefinierten Bereichs (b1, b2) von Stromflüssen bleibt.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch: Überwachen eines Stromflusses innerhalb eines Niederspannungsbereichs (304) des hybridelektrischen Antriebsstrangs (10); und Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Niederspannungsbereichs (304) in einem vordefinierten Bereich (b1, b2) liegt, bevor der Hochspannungsbatteriepaketzellenspannungs-Ausgleichstest durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln, ob der Stromfluss innerhalb des Niederspannungsbereichs (304) in dem vordefinierten Bereich (b1, b2) von Stromflüssen liegt, einen vorbestimmten Zeitraum (306) einschließt, in dem der Stromfluss innerhalb des vordefinierten Bereichs (b1, b2) von Stromflüssen bleibt.
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