DE102012110027B4

DE102012110027B4 - Batterieaufladeverfahren für hybridelektrofahrzeuge

Info

Publication number: DE102012110027B4
Application number: DE102012110027.6A
Authority: DE
Inventors: Gwang Seob SHIN; Yeon Ho Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2032-10-20
Also published as: JP6145262B2; US9238459B2; US20130154576A1; JP2013124094A; CN103165948B; DE102012110027A1; KR20130067886A; CN103165948A; KR101360500B1

Abstract

Ein Batterieaufladeverfahren für ein Hybridelektrofahrzeug, wobei das Batterieaufladeverfahren aufweist:einen Schritt des Aufladens mittels eines Hauptmotors (MG) mittels Einkuppeln einer Verbrennungsmotorkupplung nachdem der Verbrennungsmotor betrieben wird,dadurch gekennzeichnet, dassdas Batterieaufladeverfahren ferner aufweist:einen Schritt des Empfangens eines Fahrzeugneigungswerts von einer Getriebesteuereinheit (TCU) oder einem Neigungssensor, wenn das Fahrzeug anhält; undeinen Schritt des Umwandelns einer Getriebestufe in eine N-Stufe und Ansteuern eines Verbrennungsmotors, um eine Batterie mittels des Hauptmotors (MG) aufzuladen, wenn der empfangene Fahrzeugneigungswert ein vorbestimmter Neigungswert oder kleiner ist,wobei der vorbestimmte Neigungswert innerhalb eines Bereichs eines Neigungswerts ermittelt wird, bei dem eine Energie, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug startet, kleiner ist als eine erlaubbare Energie zum Zeitpunkt eines UD-Kupplungsschlupfs, mittels Vergleichen der Energie, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug bei dem entsprechenden Neigungswert startet, mit der erlaubbaren Energie zum Zeitpunkt des UD-Kupplungsschlupfs.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batterieaufladeverfahren für Hybridelektrofahrzeuge, die in der Lage sind, die Batterie zu unterstützen durch Aufladen mittels eines Hauptmotors, wenn die Hybridelektrofahrzeuge anhalten.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Hybridelektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, HEV) ist grundsätzlich dazu ausgebildet, Energie auf die Räder mittels eines stufenlosen Getriebes (Continuously Variable Transmission, CVT) zu übertragen in einer Form, in welcher eine elektronische Drosselklappensteuerung (Electric Throttle Control, ETC) einem Verbrennungsmotor hinzugefügt ist und ein Elektromotor direkt damit verbunden ist.
Das Hybridelektrofahrzeug wird so gesteuert, dass entsprechend Fahrbedingungen die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors am höchsten ist. Gleichzeitig wird bei dem Hybridelektrofahrzeug zu einem Zeitpunkt eines Bremsens und einer Verlangsamung Trägheitsenergie des Fahrzeugs über die Räder übertragen und das Hybridelektrofahrzeug wandelt die Trägheitsenergie in elektrische Energie um mittels eines Motors, um eine Batterie aufzuladen, wodurch eine höhere Kraftstoffeffizienz erzielt wird als bei bestehenden Benzin-Verbrennungsmotoren.
Wenn die Batterie des Hybridelektrofahrzeugs wie vorstehend beschrieben aufgeladen wird, gibt es keine Fälle, bei denen Zustände der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Verlangsamungsanforderung, oder ähnliches exakt gleich sind und im Ergebnis kann die Batterie nicht mit einer konstanten Spannung aufgeladen werden. Ferner muss, wenn der Ladezustand der Batterie niedrig ist, die Generatoreffizienz maximiert werden und daher kann das Aufladen der Batterie mit konstanter Spannung lediglich in einem speziellen Fall erfolgen.
Gleichermaßen kann, im Fall des bestehenden parallelartigen Hybridelektrofahrzeugs, die Batterie mittels eines Hauptmotors ausschließlich während der Fahrt aufgeladen werden, wenn die verbleibende Kapazität der Batterie ungenügend ist, und kann, wenn das Fahrzeug anhält, mittels eines Hybridstartergenerators (HSG) um einen geringeren Betrag aufgeladen werden als mittels des Hauptmotors.
Das heißt, wie in 1 gezeigt, dass im Falle des bestehenden parallelartigen Hybridfahrzeugs, der Verbrennungsmotor stoppt, wenn das Fahrzeug anhält, und das Fahrzeug hält in einem Zustand, in dem eine Verbrennungsmotorkupplung getrennt (beispielsweise ausgekuppelt) ist. Danach, wenn das Fahrzeug wieder startet, wird der Verbrennungsmotor gezündet und betrieben. In diesem Fall wird die Batterie mittels des HSGs aufgeladen und die Ansteuer-Drehzahl(RPM) des Motors wird mit der RPM des Verbrennungsmotors synchronisiert und dann wird die Verbrennungsmotorkupplung gesperrt und der Motor startet. Jedoch können die Fahrbedingungen unterschiedlich sein und deshalb kann bei dem Hybridfahrzeug ein Fall, in welchem die verbleibende Kapazität der Batterie ungenügend ist, immer auftreten. Unter dieser Bedingung ist, wenn das Fahrzeug wie in der Vergangenheit in einer D-Stufe anhält, die Menge der Aufladung der Batterie mittels des HSG begrenzt und daher kann die Batterie nicht voll aufgeladen werden. Dieses Phänomen verhindert den ausreichenden Nutzen des Motors bei der Fahrt, was zu einer Reduzierung der Fahrbarkeit eines Fahrzeugs und der Kraftstoffeffizienz führt.
Aus der DE 195 32 135 A1 ist ein Batterieaufladeverfahren für ein Hybridelektrofahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem Sensordaten genutzt werden. Aus der DE 10 2007 016 514 A1 , der DE 10 2006 044 889 A1 und der DE 10 2011 054 957 A1 sind Motorsteuerungssysteme mit einem Neigungssensor bekannt.
Die Informationen, die in diesem Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen lediglich zum Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als eine Anerkennung oder irgendeine Form von Vorschlag genommen werden, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der einem zuständigen Fachmann bereits bekannt ist.
KURZE BESCHREIBUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Batterieaufladeverfahrens für ein Hybridelektrofahrzeug, das in der Lage ist, effizientes Fahren zu realisieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern mittels Unterstützen einer Batterie durch Aufladung mittels eines Hauptmotors, wenn ein Hybridelektrofahrzeug anhält.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Batterieaufladeverfahren für ein Hybridelektrofahrzeug gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Batterieaufladeverfahren für ein Hybridelektrofahrzeug auf: Einen Schritt des Empfangens eines Fahrzeuneigungswertes von einer Getriebesteuereinheit (Tansmission Control Unit, TCU) oder von einem Neigungssensor, wenn das Fahrzeug anhält, einen Schritt des Umwandelns einer Getriebestufe in eine N-Stufe und Ansteuern eines Verbrennungsmotors, um eine Batterie aufzuladen mittels eines Hauptmotors, wenn der empfangene Fahrzeugneigungswert ein vorbestimmter Neigungswert oder weniger ist, und einen Schritt des Aufladens mittels des Hauptmotors durch Einkuppeln einer Kraftfahrzeugkupplung nachdem der Verbrennungsmotor betrieben wird.
Bei dem Schritt des Aufladens des Hauptmotors mittels Einkuppelns der Verbrennungsmotorkupplung wird bevorzugt, nachdem der Verbrennungsmotor betrieben wird, wenn die Bremse gelöst ist, um das Fahrzeug wieder zu starten, die Getriebestufe von der N-Stufe zu einer D-Stufe verändert mittels Schlupf einer Kriechgangkupplung in einem Getriebe, so dass sich das Fahrzeug vorwärts bewegt.
Der vorbestimmte Neigungswert wird innerhalb eines Bereichs eines Neigungswerts ermittelt, in dem die Energie, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug startet, kleiner ist als eine erlaubbare Energie zum Zeitpunkt eines UD-Kupplungsschlupfs (Kriechgangkupplungsschlupfs), mittels Vergleichen der Energie, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug bei dem korrespondierenden Neigungswert startet mit der (beispielsweise maxmial) erlaubbaren Energie zum Zeitpunkt des UD-Kupplungsschlupfs.
Die Schritte werden bevorzugt fortgeführt, wenn es Bedarf gibt, eine verbleibende Kapazität der Batterie zu verbessern, mittels Bestätigen, ob es einen Bedarf gibt, die verbleibende Kapazität der Batterie zu verbessern.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat weitere Merkmale und Vorteile, welche offensichtlich werden oder mehr ins Detail fortgesetzt werden in den beigefügten Zeichnungen, welche hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Batterieaufladeverfahren eines HEV unter Verwendung eines HSG in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Batterieaufladeverfahren in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Batterieaufladeverfahren eines HEV in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration des HEV in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Es ist zu verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und so etwas wie eine vereinfachte Repräsentation von unterschiedlichen dargestellten Merkmalen der grundlegenden Prinzipien der Erfindung zeigen. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart ist, aufweisend beispielsweise spezifische Dimensionen, Orientierungen, Positionen und Formen werden zum Teil durch die besondere beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teile der vorliegenden Erfindung über die einzelnen Figuren der Zeichnungen hinweg.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und nachfolgend beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu beabsichtigt ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch unterschiedliche Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche in dem Umfang der Erfindung, wie er mittels der angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sind.
Nachfolgend werden beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Eine Neigung, wenn ein Hybridfahrzeug anhält, kann mittels einer Getriebesteuereinheit (TCU) (oder einem Neigungssensor) ungefähr bestimmt werden. Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet den Neigungswert im Falle einer geringen Neigung (beispielsweise 4% oder weniger), um mittels eines Hauptmotors (eine Batterie) aufzuladen, auch wenn ein Fahrzeug in einer D-Stufe anhält.
Bezugnehmend auf 2 werden bei dem Batterieaufladeverfahren der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeugneigungswinkel des HEV, eine verbleibende Kapazität der Batterie und ein Bremsenzustand überwacht und die überwachten Ergebnisse werden eingegeben (beispielsweise werden die überwachten Ergebnisse eingegeben, beispielsweise in eine Motorsteuerung).
Zunächst, wenn das HEV bei einer Fahrt in einer D-Stufe anhält, wird anhand des Eingabewerts (bzw. der Eingabewerte, beispielsweise der überwachten Ergebnisse) bestätigt, ob Bedarf besteht, die verbleibende Kapazität der Batterie zu verbessern.
Bei einem Bestätigungsergebnis, bei dem die Batterie (beispielsweise die Kapazität der Batterie) ausreichend ist, wird das Laden mittels einer Fahrzeuglademethode unter Verwendung des HSGs durchgeführt, aber bei einem Bestätigungsergebnis, bei dem Bedarf besteht, die verbleibende Kapazität der Batterie zu verbessern, aufgrund der Unzulänglichkeit der verbleibenden Menge (beispielsweise der Kapazität) der Batterie, wird ein bestimmter Fahrzeugneigungswert von der TCU (oder dem Neigungssensor) eingegeben.
In dem Fall, in dem der eingegebene Neigungswert ein vorbestimmter Neigungswert ist (beispielsweise 4 % oder mehr), wird, wie bei dem Stand der Technik, das Fahrzeug unter Verwendung des HSG geladen. Andererseits, wenn der eingegebene Neigungswert ein gesetzter Neigungswert oder weniger ist, wird eine Getriebestufe geändert in eine N-Stufe und ein Verbrennungsmotor wird angesteuert, um die Batterie mittels des Hauptmotors aufzuladen (siehe Stufe 1 und Stufe 2 der 3).
Nachdem der Verbrennungsmotor betrieben wird, wird die Verbrennungsmotorkupplung schnell geschlossen, um den Hauptmotor aufzuladen (siehe Stufe 2 und Stufe 3 der 3). Das Aufladen wird während des Anhaltens des Fahrzeugs gleichförmig durchgeführt, bei kontinuierlichem Betätigen der Bremse.
Danach, wenn die Bremse gelöst ist, um das Fahrzeug wieder zu starten, wird die Verbrennungsmotorkupplung eingerastet und daher dreht sich der Motor (der Hauptmotor) zusammen mit dem Verbrennungsmotor voraus. Das Fahrzeug bewegt sich vorwärts aufgrund eines Schlupfs einer Kriechgang(UD)-Kupplung in dem Getriebe, so dass eine Getriebestufe von einer N-Stufe auf eine D-Stufe verändert wird (siehe Stufe 3 und Stufe 4 der 3).
Hierbei wird der vorbestimmte Neigungswert ermittelt mittels Vergleichen der Energie, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug startet, mit einer erlaubbaren Energie zum Zeitpunkt des UD-Kupplungsschlupfs.
Beispielsweise, wenn das Fahrzeug bei einer Flachland-Bedingung, die einen Neigungswert von 4% oder weniger hat, unter Verwendung des UD-Kupplungsschlupfs startet, ist die nötige Energie 6,2 kJ und die erlaubbare Energie des UD-Kupplungsschlupfs ist ungefähr 7,5 kJ und daher ist der Schlupfstart unter Verwendung der UD-Kupplung möglich.
Deshalb, wenn der Neigungswert 4% oder weniger ist, kann das Fahrzeug mittels des UD-Kupplungsschlupfs starten. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor betrieben, um (die Batterie) mittels des Hauptmotors aufzuladen.
Andererseits, wenn der Neigungswert mehr als 4% ist und es daher schwer ist, das Fahrzeug, wie im Vorhergehenden beschrieben, nur mittels des UD-Kupplungsschlupfs bei angetriebenem Verbrennungsmotor zu starten, wird das Laden ähnlich dem Stand der Technik eher unter Verwendung des HSG als unter Verwendung des Hauptmotors durchgeführt.
Die Struktur benötigt keine Zeit zum Einkuppeln der Verbrennungsmotorkupplung, wenn das HEV startet, um schnell einen Modus zu ändern. Wenn nötig kann, wie in 4 gezeigt, der HSG entfernt werden und ein Heizwert der Verbrennungsmotorkupplung kann verringert werden.
Wie im Vorhergehenden dargestellt kann die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Batterie aufladen unter Verwendung des Hauptmotors, auch wenn das Hybridfahrzeug anhält, um das effiziente Fahren zu realisieren, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, einfacher die verbleibende Kapazität der Batterie zum Antreiben des Hauptmotors zu managen und den Hauptmotor ausreichend zu verwenden, um die Fahrbarkeit des Hybridelektrofahrzeugs zu verbessern.
Die vorhergehende Beschreibung der spezifischen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Darstellung und Beschreibung präsentiert. Sie ist nicht dazu beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die präzisen offenbarten Formen zu beschränken und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der vorhergehenden Lehre möglich. Die beispielhafte Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern, um dadurch andere Fachmänner auf diesem Gebiet in die Lage zu versetzen, unterschiedliche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden und zu nutzen, sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen derselben. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche definiert ist, die hieran angehängt sind, und durch deren Äquivalente.

Claims

Ein Batterieaufladeverfahren für ein Hybridelektrofahrzeug, wobei das Batterieaufladeverfahren aufweist: einen Schritt des Aufladens mittels eines Hauptmotors (MG) mittels Einkuppeln einer Verbrennungsmotorkupplung nachdem der Verbrennungsmotor betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Batterieaufladeverfahren ferner aufweist: einen Schritt des Empfangens eines Fahrzeugneigungswerts von einer Getriebesteuereinheit (TCU) oder einem Neigungssensor, wenn das Fahrzeug anhält; und einen Schritt des Umwandelns einer Getriebestufe in eine N-Stufe und Ansteuern eines Verbrennungsmotors, um eine Batterie mittels des Hauptmotors (MG) aufzuladen, wenn der empfangene Fahrzeugneigungswert ein vorbestimmter Neigungswert oder kleiner ist, wobei der vorbestimmte Neigungswert innerhalb eines Bereichs eines Neigungswerts ermittelt wird, bei dem eine Energie, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug startet, kleiner ist als eine erlaubbare Energie zum Zeitpunkt eines UD-Kupplungsschlupfs, mittels Vergleichen der Energie, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug bei dem entsprechenden Neigungswert startet, mit der erlaubbaren Energie zum Zeitpunkt des UD-Kupplungsschlupfs.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: bei dem Schritt des Aufladens des Hauptmotors (MG) mittels Einkuppelns der Verbrennungsmotorkupplung nachdem der Verbrennungsmotor betrieben wird, wenn die Bremse gelöst ist, um das Fahrzeug wieder zu starten, Verändern der Getriebestufe von der N-Stufe zu einer D-Stufe mittels Schlupf einer UD-Kupplung in einem Getriebe, so dass das Fahrzeug sich vorwärts bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte durchgeführt werden, wenn Bedarf ist, eine verbleibende Kapazität der Batterie zu verbessern, mittels Bestätigen, ob Bedarf ist, die verbleibende Kapazität der Batterie zu verbessern.