DE102017200608A1

DE102017200608A1 - Hybrid-Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102017200608A1
Application number: DE102017200608.0A
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Ohno
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: JP2017128163A; JP6432534B2; CN106976397A; DE102017200608B4; CN106976397B

Abstract

[Aufgabe] Bereitstellung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs, das so konfiguriert ist, dass die Reichweite des EV-Modus erweitert ist, um den Verbrauch zu verbessern. [Lösung] Es ist ein Hybrid-Elektrofahrzeug (1) offenbart. Das Hybrid-Elektrofahrzeug (1) beinhaltet eine erste Stromspeicher-Vorrichtung (30) und eine zweite Stromspeicher-Vorrichtung (31), die sich hinsichtlich ihrer Charakteristika voneinander unterscheiden. Darüber hinaus beinhaltet das Hybrid-Elektrofahrzeug (1) Schalter (40, 41 und 42), die selektiv in einem ersten Schema eingestellt sind, um einen ersten Verbindungszustand herzustellen, oder in einem zweiten Schema eingestellt sind, um einen zweiten Verbindungszustand herzustellen. In dem ersten Verbindungszustand sind die erste Stromspeicher-Vorrichtung (30) und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung (31) mit den allgemeinen Lasten (37) und den wichtigen Lasten (38) parallel geschaltet. In dem zweiten Verbindungszustand ist die erste Stromspeicher-Vorrichtung (30) mit den allgemeinen Lasten (37) verbunden, und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung (31) ist mit den wichtigen Lasten (38) verbunden. Darüber hinaus beinhaltet das Hybrid-Elektrofahrzeug (1) einen Verbindungsschalter-Steuerabschnitt (10A), der die Ein-/Aus-Zustände der Schalter (40, 41 und 42) steuert. Darüber hinaus stellt der Verbindungsschalter-Steuerabschnitt (10A) die Ein-/Aus-Zustände der Schalter (40, 41 und 42) während Betriebszeiten im EV-Modus, wenn der Motorgenerator (4) als ein Elektromotor fungiert, derart ein, dass der zweite Verbindungszustand hergestellt ist.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hybrid-Elektrofahrzeuge.
[Bisheriger Stand der Technik]
Hybrid-Elektrofahrzeuge weisen einen Verbrennungsmotor und einen Motorgenerator als eine Antriebsquelle auf, so dass sie zumindest von einem von dem Verbrennungsmotor und dem Motorgenerator, der durch elektrische Energie von einer Batterie angetrieben wird, mit Leistung versorgt werden.
JP 2014-033571 A offenbart ein Stromzufuhrsystem für elektrische Lasten an einem Hybrid-Elektrofahrzeug. Das bekannte Stromzufuhrsystem beinhaltet einen Stromgenerator, eine erste Stromspeicher-Vorrichtung in der Form einer Blei-Säure-Batterie sowie eine zweite Stromspeicher-Vorrichtung in der Form einer Lithiumionen-Batterie. Die Blei-Säure-Batterie und die Lithiumionen-Batterie sind mit dem Stromgenerator parallel geschaltet. Eine elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie und der Lithiumionen-Batterie wird mittels eines Verbindungsschalters selektiv unterbrochen, der sich in einer Verbindungsleitung zwischen der Blei-Säure-Batterie und der Lithiumionen-Batterie befindet. Wenn eine Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie auf einen Lade-Ausführungs-Spannungspegel abfällt, startet der Stromgenerator eine Wiederaufladung der Blei-Säure-Batterie. Unter der Steuerung einer Steuereinheit wird der Lade-Ausführungs-Spannungspegel auf einen höheren Pegel angehoben, wenn sich der Verbindungsschalter in dem Ein-Zustand befindet, um die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure- und der Lithiumionen-Batterie zuzulassen.
[Stand der Technik]
[Patentliteratur]

Patentliteratur 1: JP 2014-033571A

[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug wird in einem Elektrofahrzeug(EV)-Modus nur mit einem Elektromotor betrieben. Im EV-Modus ist ein Verbrennungsmotor abgeschaltet, wodurch aufgrund dessen, dass kein Motorgeräusch und kein Kraftstoffverbrauch vorhanden sind, ein ausgezeichneter Fahrkomfort, Geräuschlosigkeit und ein ausgezeichneter Verbrauch erzielt werden. Es ist wünschenswert, die Reichweite im EV-Modus zu erweitern. Um die Reichweite des EV-Modus zu erweitern, ist es erforderlich, einen Batterieladezustand eines Stromzufuhrsystems für elektrische Lasten an dem Fahrzeug gut zu halten.
JP 2014-033571A enthält keine Offenbarung oder Lehre in Bezug auf eine Erweiterung der Reichweite des EV-Modus. Demzufolge ist eine Erweiterung der Reichweite des EV-Modus für eine Verbesserung des Verbrauchs nicht bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Reichweite des EV-Modus zu erweitern, um den Verbrauch zu verbessern.
[Lösung für das Problem]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hybrid-Elektrofahrzeug bereitgestellt, das als eine Antriebsquelle einen Verbrennungsmotor und einen Motorgenerator beinhaltet und das in einem Elektrofahrzeug(EV)-Modus durch den Motorgenerator mit Leistung versorgt wird, wobei das Hybrid-Elektrofahrzeug aufweist: eine erste Batterie; eine zweite Batterie, wobei sich die erste und die zweite Batterie hinsichtlich ihrer Charakteristika voneinander unterscheiden; eine erste Art von zumindest einer elektrischen Last; eine zweite Art von zumindest einer elektrischen Last; zumindest einen Verbindungsschalter, wobei der Verbindungsschalter selektiv in einen ersten Zustand versetzt wird, um einen ersten Verbindungszustand herzustellen, in dem die erste und die zweite Batterie mit der ersten und der zweiten Art von elektrischen Lasten parallel geschaltet sind, oder in einen zweiten Zustand versetzt wird, um einen zweiten Verbindungszustand herzustellen, in dem die Parallelschaltung unterbrochen ist, so dass die erste Batterie mit der ersten Art einer elektrischen Last verbunden ist und die zweite Batterie mit der zweiten Art einer elektrischen Last verbunden ist; sowie einen Verbindungsschalter-Steuerabschnitt, um den Zustand des Verbindungsschalters zu steuern, wobei der Verbindungsschalter-Steuerabschnitt den Zustand des Verbindungsschalters während Betriebszeiten im EV-Modus derart einstellt, dass der zweite Verbindungszustand hergestellt ist.
[Vorteilhafte Auswirkung der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Reichweite des EV-Modus erweitert und der Verbrauch wird verbessert.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist ein Blockschaubild einer Steuerung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug;
2 ist ein Blockschaubild eines Niederspannungs-Systems für das Hybrid-Elektrofahrzeug;
3 ist ein Ablaufdiagramm;
4 ist ein Zeitablaufdiagramm.
[Beschreibung einer Ausführungsform (von Ausführungsformen)]
Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Nachstehend wird ein Hybrid-Elektrofahrzeug beschrieben, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Bezugnehmend auf 1 weist ein Hybrid-Elektrofahrzeug 1 auf: einen Motor 2 in der Form eines Verbrennungsmotors, ein Getriebe 3, einen Motorgenerator 4, einen Satz von Antriebsrädern, von denen nur eines dargestellt und mit 5 bezeichnet ist, eine Hybrid-Steuereinheit (HCU) 10, die so konfiguriert ist, dass sie das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 umfassend steuert, ein Verbrennungsmotor-Steuermodul (ECM) 11, das so konfiguriert ist, dass es den Verbrennungsmotor 2 steuert, ein Getriebe-Steuermodul (TCM) 12, ein integriertes Startergenerator-Steuermodul (ISGCM) 13, ein Wechselrichter-Steuermodul (ICM) 14, ein Niederspannungs-Batterie-Managementsystem (LVBMS) 15 sowie ein Hochspanungs-Batterie-Managementsystem (HVBMS) 16.
Der Verbrennungsmotor 2 ist mit einer Mehrzahl von Zylindern ausgebildet. Bei dem vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor 2 um einen Viertakt-Motor, was bedeutet, dass vier Kolbenhübe notwendig sind, um einen Zyklus zu beenden. Der Zyklus beinhaltet vier unterschiedliche Prozesse: Einlasstakt, Kompressionstakt, Arbeitstakt sowie Ablasstakt.
Ein integrierter Startergenerator (ISG) 20 und ein Starter 21 sind mit dem Verbrennungsmotor 2 operativ verbunden. Der ISG 20 ist über einen Riemen 22 mit einer Kurbelwelle 18 des Verbrennungsmotors 2 verbunden. Der ISG 20 fungiert als ein Elektromotor, um den Verbrennungsmotor 2 bei Einspeisung eines Stroms zu starten, und er fungiert als ein Generator für einen elektrischen Strom, um bei Drehmomentzufuhr von der Kurbelwelle 18 einen Strom zu erzeugen.
Bei dem vorliegenden Beispiel fungiert der ISG 20 unter der Steuerung des IS-GCM 13 als ein Elektromotor, um den Verbrennungsmotor 2 neu zu starten, nachdem eine Autostopp-Funktion des Verbrennungsmotors (oder eine Leerlauf-Stopp-Funktion) den Verbrennungsmotor 2 automatisch abgeschaltet hat, anstatt zuzulassen, dass sich der Verbrennungsmotor 2 im Leerlauf befindet. Der ISG 20 fungiert als der Elektromotor, um eine Stromunterstützung bereitzustellen, wenn der Verbrennungsmotor 2 das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 antreibt.
Der Starter 21 weist einen Elektromotor und ein Zahnradgetriebe auf, die beide nicht dargestellt sind. Der Starter 21 stellt ein Inbetriebsetzungs-Drehmoment für den Verbrennungsmotor 2 bereit, indem die Kurbelwelle 18 mit dem Elektromotor gedreht wird. Der Verbrennungsmotor 2 wird mittels des Starters 21 auf diese Weise gestartet, so wird er mittels des ISG 20 neu gestartet, nachdem die Autostopp-Funktion des Verbrennungsmotors den Verbrennungsmotor 2 automatisch abgeschaltet hat.
Das Getriebe 3 ändert die Abtriebsdrehzahl von dem Verbrennungsmotor 2, um den Satz von Antriebsrädern 4 über eine Antriebswelle 23 anzutreiben. Das Getriebe 3 weist auf: einen Geschwindigkeitsänderungs-Mechanismus 25 mit Dauereingriff eines Getriebemechanismus mit parallelen Wellen; eine Kupplung 26 vom Typ einer Einscheiben-Trockenkupplung; ein Differenzialgetriebe 27; einen Kupplungs-Aktuator 51; sowie einen Schalt-Aktuator 52.
Unter einer Steuerung des TCM 12 ermöglicht der Kupplungs-Aktuator 51 eine Unterbrechung, d. h. eine Trennung und eine Verbindung, der Kupplung 26. Unter einer Steuerung des TCM bewegt der Schalt-Aktuator 52 eine Schaltmuffe des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 25, wobei ein Wechsel in einen neuen Gang erfolgt. Wird ein Wechsel in einen neuen Gang nach einer Trennung der Kupplung 26 durchgeführt, wird dies nachstehend einfach als ”Gangwechsel” bezeichnet.
Wie beschrieben, ist das Getriebe 3 als ein Automatikgetriebe konfiguriert, das als ein automatisiertes Schaltgetriebe (AMT) bezeichnet wird, bei dem unter einer Steuerung des TCM 12 ein Gangwechsel ermöglicht wird. Das Differenzialgetriebe 27 überträgt eine Kraft von dem Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 25 auf die Antriebswelle 23.
Der Motorgenerator 4 ist über einen Kraftübertragungsmechanismus 28, wie eine Kette etc., mit dem Differenzialgetriebe 27 verbunden. Der Motorgenerator weist die Funktion eines Elektromotors auf.
Wie beschrieben, ist das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 für ein paralleles Hybrid-System konfiguriert, bei dem sowohl eine Leistung von dem Verbrennungsmotor 2 als auch jene von dem Motorgenerator 4 für einen Antrieb genutzt werden können. Das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 wird mittels zumindest einer von einer Leistung von dem Verbrennungsmotor 2 und jener von dem Motorgenerator 4 gefahren.
Das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 kann einen Nur-Verbrennungsmotor-Modus, in dem nur der Verbrennungsmotor 2 eine Antriebsenergie bereitstellt, einen Elektrofahrzeug(EV)-Modus, in dem nur der Motorgenerator 4 eine Antriebsenergie bereitstellt, und einen Unterstützungs-Modus bereitstellen, in dem der Motorgenerator 4 zur Bereitstellung einer Antriebsenergie eine Drehmomentunterstützung für das Motor-Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 bereitstellt. Wie beschrieben, weist das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 einen EV-Modus und einen Unterstützungs-Modus zusätzlich zu einem Nur-Verbrennungsmotor-Modus auf.
Der Motorgenerator 4 kann als ein Strom-Generator fungieren, der unter bestimmten Umständen die Erzeugung eines Stroms ermöglicht, wenn sich das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 in Betrieb befindet. Es ist nicht erforderlich, den Motorgenerator 4 mit dem Differenzialgetriebe 27 zu koppeln. Der Motorgenerator 4 kann mit irgendeinem Punkt auf einer Achse zwischen dem Getriebe 3 und dem Antriebsrad 5 gekoppelt sein.
Das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 weist auf: eine erste Stromspeicher-Vorrichtung 30; ein Niederspannungs-Akkupack 32; ein Hochspannungs-Akkupack 34; ein Hochspannungskabel 35; sowie ein Niederspannungskabel 36. Das Niederspannungs-Akkupack 32 beinhaltet eine zweite Strom-Vorrichtung 31. Das Hochspannungs-Akkupack 34 beinhaltet eine dritte Stromspeicher-Vorrichtung 33.
Bei der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30, der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 und der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 handelt es sich um Sekundärbatterien beziehungsweise wieder aufladbare Batterien. Bei dem vorliegenden Beispiel liegt die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 in der Form einer Blei-Säure-Batterie vor. Die Ausgangsleistung und die Energiedichte der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 sind höher als jene der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30.
Die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 ist in einer kürzeren Zeit wieder aufladbar als die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30. Bei dem vorliegenden Beispiel liegt die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 in der Form einer Lithiumionen-Batterie vor. Die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 kann in der Form einer Nickel-Metallhydrid-Batterie vorliegen.
Bei jeder von der ersten und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 handelt es sich um eine Niederspannungs-Batterie, bei der die Anzahl von Zellen derart festgelegt ist, dass sie eine Ausgangsspannung von etwa 12 Volt erzeugen kann. Die dritte Stromspeicher-Vorrichtung 33 liegt in der Form zum Beispiel einer Nickel-Metallhydrid-Batterie oder einer Lithiumionen-Batterie vor.
Bei der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 handelt es sich um eine Hochspannungs-Batterie, bei der die Anzahl von Zellen derart festgelegt ist, dass sie eine höhere Ausgangsspannung von zum Beispiel 100 Volt erzeugen kann, die höher als eine Ausgangsspannung ist, die von der ersten und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 erzeugt wird. Der Zustand der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33, wie beispielsweise eine Restkapazität, wird durch das HVBMS 16 gemanagt.
Das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 ist mit zwei verschiedenen Arten von Gruppen elektrischer Lasten ausgestattet, d. h. einer Gruppe von allgemeinen Lasten 37 und einer Gruppe von wichtigen Lasten 38. Bei den allgemeinen Lasten 37 und den wichtigen Lasten 38 handelt es sich um elektrische Lasten mit Ausnahme des Starters 21 und des ISG 20.
Bei den wichtigen Lasten 38 handelt es sich um solche elektrische Lasten, die ständig eine stabile Stromzufuhr benötigen. Die wichtigen Lasten 38 beinhalten ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem 38A, das die Fahrzeug-Stabilität verbessert, indem ein Traktionsverlust detektiert und reduziert wird, um zu verhindern, dass das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 seitlich rutscht; ein Steuersystem 38B für eine elektronische Lenkung, die einen Fahrer beim Lenken unterstützt, indem der Lenkaufwand des Lenkrads verbessert wird; sowie Fahrzeugscheinwerfer 38C. Darüber hinaus beinhalten die wichtigen Lasten 38 Lampen und Messinstrumente innerhalb einer nicht gezeigten Instrumententafel sowie ein Fahrzeug-Navigationssystem.
Bei den allgemeinen Lasten 37 handelt es sich um solche elektrischen Lasten, die vorübergehend genutzt werden und somit im Vergleich zu den wichtigen Lasten 38 nicht ständig eine stabile Stromzufuhr benötigen. Die allgemeinen Lasten 37 beinhalten zum Beispiel Scheibenwischer sowie einen elektrischen Kühlventilator, der dem Verbrennungsmotor 2 kühlende Luft zukommen lässt.
Das Niederspannungs-Akkupack 32 beinhaltet zusätzlich zu der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 Schalter 40 und 41 sowie das LVBMS 15. Die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 sind mit dem Niederspannungskabel 36 verbunden, mit dem der Stator 21, der ISG 20, die allgemeinen Lasten 37 sowie die wichtigen Lasten 38 derart verbunden sind, dass unter bestimmten Umständen die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 einen Strom für die allgemeinen Lasten 37 bereitstellt und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 einen Strom für die wichtigen Lasten 38 bereitstellt, während der ISG 20 unter anderen Umständen die erste und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 lädt. In Bezug auf die wichtigen Lasten 38 sind die erste und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 parallel geschaltet.
In Bezug auf das Niederspannungskabel 36 ist der Schalter 40 derart bereitgestellt, dass eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 und den wichtigen Lasten unter bestimmten Umständen selektiv unterbrochen ist, wenn er sich im Aus-Zustand befindet. Der Schalter 41 ist in dem Niederspannungskabel 36 zwischen der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 derart bereitgestellt, dass eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 selektiv unterbrochen ist, wenn er sich im Aus-Zustand befindet.
Das LVBMS 15 steuert das Laden (d. h. das Wiederaufladen) der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 mit einem Strom, der von dem ISG 20 ausgeht, und eine Stromzufuhr zu den wichtigen Lasten 38 von der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31, indem die Schalter 40 und 41 selektiv in einen Ein- und/oder einen Aus-Zustand eingestellt werden. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich um ein Stopp-/Start-Fahrzeug, das mit einer Autostopp-Funktion eines Verbrennungsmotors ausgestattet ist. Diese Funktion schaltet den Verbrennungsmotor 2 während bestimmter Betriebszeiten automatisch ab, zum Beispiel wenn das Fahrzeug 1 gestoppt wird, anstatt zuzulassen, dass sich der Verbrennungsmotor 2 im Leerlauf befindet. Wenn diese Funktion den Verbrennungsmotor 2 abschaltet, öffnet das LVBMS 15 den Schalter 41, wobei der Schalter 40 geschlossen ist, wobei die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 von dem ISG 20 getrennt wird und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 mit den wichtigen Lasten 38 verbunden wird, um eine stabile Stromzufuhr von der Speichervorrichtung 31 bereitzustellen, die eine hohe Ausgangsleistung und eine hohe Energiedichte aufweist.
Wenn der Starter 21 den Verbrennungsmotor 2 startet oder der ISG 20 den Verbrennungsmotor 2 neu startet, öffnet das LVBMS 15 den Schalter 41, wobei der Schalter 40 geschlossen ist, was bewirkt, dass die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 einen Strom für den Stator 21 oder den ISG 20 bereitgestellt. Wenn der Schalter 41 offen ist, wobei der Schalter 40 geschlossen ist, stellt die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 außerdem einen Strom für die allgemeinen Lasten 37 bereit.
Wie beschrieben, stellt die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 zumindest einen Strom für den Starter 21 und den ISG 20 bereit, die als Startmittel für den Verbrennungsmotor 2 dienen. Die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 stellt zumindest einen Strom für die allgemeinen Lasten 37 und die wichtigen Lasten 38 bereit.
Die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 ist derart verschaltet, dass sie einen Strom sowohl für die allgemeinen Lasten 37 als auch die wichtigen Lasten 38 bereitstellen kann, das LVBMS 15 steuert jedoch die Schalter 40 und 41 derart, dass die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 bevorzugt den wichtigen Lasten 38 einen Strom zuführt, die ständig eine stabile Stromzufuhr benötigen.
Unter Berücksichtigung des Ladezustands (SOC) von jeder von der ersten und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 sowie von Betriebsanforderungen für die allgemeinen Lasten 37 und die wichtigen Lasten 38 steuert das LVBMS 15 die Schalter 40 und 41 manchmal auf Weisen, die sich von dem unterscheiden, was vorstehend beschrieben ist.
Das Hochspannungs-Akkupack 34 beinhaltet zusätzlich zu der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 einen Wechselrichter 45, das INVCM 14 sowie das HVBMS 16. Das Hochspannungs-Akkupack 34 ist über das Hochspannungskabel 35 derart mit dem Motorgenerator 4 verbunden, dass es einen Strom für den Motorgenerator 4 bereitstellen kann.
Unter der Steuerung des INVCM 14 wandelt der Wechselrichter 45 unter bestimmten Umständen einen Eingangs-Gleichstrom, der aus der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 abgegeben wird, in einen Ausgangs-Wechselstrom um, der durch das Hochspannungskabel 35 fließt, und wandelt unter anderen Umständen einen Eingangs-Wechselstrom, der durch das Hochspannungskabel 35 fließt, in einen Ausgangs-Gleichstrom um, welcher der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 zugeführt wird. Das INVCM 14 wandelt zum Beispiel einen Gleichstrom, der von der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 abgegeben wird, in einen Wechselstrom um, der dem Motorgenerator 4 in Reaktion auf eine Stromanforderung für ein Betreiben des Motorgenerators 4 im Leistungsmodus zugeführt wird.
Das INVCM 14 wandelt einen Wechselstrom, der von dem Motorgenerator 4 erzeugt wird, unter Verwendung des Wechselrichters 45 in einen Gleichstrom um und führt den Gleichstrom der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 zu, um diese in Reaktion auf eine Regenerations-Anforderung für ein Betreiben des Motorgenerators 4 in einem regenerativen Modus wieder aufzuladen.
Bei dem vorliegenden Beispiel besteht jede/jedes von der HCU 10, dem ECM 11, dem TCM 12, dem ISGCM 13, dem INVCM 14, dem LVBMS 15 und dem HVBMS 16 aus einer Computereinheit, die eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen Flash-Speicher für einen Datensicherung, Eingangskanäle und Ausgangskanäle beinhaltet.
Die ROMs dieser Computereinheiten speichern Programme zusätzlich zu verschiedenen Konstanten und verschiedenen Programmen, um zu bewirken, dass jede der Computereinheiten als die/das entsprechende der/des HCU 10, ECM 11, TCM 12, IS-GCM 13, INVCM 14, LVBMS 15 und HVBMS 16 fungiert.
Mit anderen Worten wird bewirkt, dass jede dieser Computereinheiten als eine/ein HCU 10, ECM 11, TCM 12, ISGCM 13, INVCM 14, LVBMS 15 und HVBMS 16 fungiert, indem ermöglicht wird, dass die CPU Programme ausführt, die in dem ROM gespeichert sind, wobei das RAM als Arbeitsbereich verwendet wird.
Bei dem vorliegenden Beispiel weist das ECM 11 eine Autostopp-Funktion eines Verbrennungsmotors auf. Diese Funktion schaltet den Verbrennungsmotor während bestimmter Betriebszeiten automatisch ab, um Kraftstoff zu sparen. Die Autostopp-Funktion des Verbrennungsmotors kann zum Beispiel aktiv sein, wenn das Fahrzeug 1 gestoppt wird, anstatt zuzulassen, dass sich der Verbrennungsmotor 2 im Leerlauf befindet. Der Verbrennungsmotor 2 kann unter der Steuerung des ISGCM 13 mittels des ISG 20 neu gestartet werden, wenn der Fahrer die Bremse löst oder das Fahrpedal oder das Gaspedal betätigt.
Bei dem vorliegenden Beispiel schaltet das ECM 11 den Verbrennungsmotor 2 in Reaktion auf die Bestimmung eines Fahrzeugstopps ab, der bestimmt werden kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ist. Wie beschrieben, weist das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 eine Autostopp-Funktion des Verbrennungsmotors auf, die den Verbrennungsmotor 2 automatisch abschaltet, anstatt zuzulassen, dass sich der Verbrennungsmotor in Reaktion auf die Bestimmung eines Fahrzeug-Stopps im Leerlauf befindet. In Reaktion auf die Bestimmung eines automatischen Abschaltens des Verbrennungsmotors, wenn das Fahrzeug 1 auf einer ansteigenden Straße stoppt, deren Fahrbahnoberfläche geneigt ist, fungiert der Motorgenerator 4 als ein Elektromotor, um den Stopp-Zustand des Fahrzeugs 1 aufrecht zu erhalten. Diese Funktion des Aufrechterhaltens des Stopp-Zustands des Fahrzeugs 1 wird mittels eines Stroms von der dritten Stromspeicher-Vorrichtung 33 durchgeführt.
Das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 weist ein lokales Netzwerk (LAN), das Standards des Controller Area Network (CAN) erfüllt, sowie CAN-Kommunikationsleitungen 48 und 49 auf.
Die HCU 10 ist durch die CAN-Kommunikationsleitung 48 mit dem INVCM 14 und dem HVBMS 16 verbunden. über diese CAN-Kommunikationsleitung 48 übermitteln und empfangen die HCU 10, das INVCM 14 und das HVBMS 16 wechselseitig untereinander Signale, wie beispielsweise Steuersignale.
Die HCU 10 ist mittels der CAN-Kommunikationsleitung 49 mit dem ECM 11, dem TCM 12, dem ISGCM 13 und dem LVBMS 15 verbunden. Über diese CAN-Kommunikationsleitung 49 übermitteln und empfangen die HCU 10, das ECM 11, das TCM 12, das ISGCM 13 und das LVBMS 15 wechselseitig untereinander Signale, wie beispielsweise Steuersignale.
Bei dem vorliegenden Beispiel weist das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 eine Drehmoment-Lücken-Füllfunktion auf. Die Drehmoment-Lücken-Füll-Funktion stellt eine Drehmoment-Unterstützung für die Antriebsräder 5 bereit, indem der Motorgenerator 4 während des Wechselns eines Gangs in dem Getriebe 3 mit Strom versorgt wird, um zu bewirken, dass der Motorgenerator 4 ein Drehmoment erzeugt.
Die HCU 10 realisiert die Lücken-Füll-Funktion, indem Drehmoment-Lücken-Füll-Steuermaßnahmen ausgeführt werden. Während des Wechselns eines Gangs in dem Getriebe 3 wird die Kupplung 26 ausgekuppelt, so dass ein Motordrehmoment von dem Verbrennungsmotor 2 nicht auf die Antriebsräder 5 übertragen wird. Bei der Drehmoment-Lücken-Füll-Funktion stellt die HCU 10 eine Drehmoment-Unterstützung für die Antriebsräder 5 bereit, indem der Motorgenerator 4 während des Wechselns eines Gangs in dem Getriebe in einem Leistungs-Modus betrieben wird, um zu bewirken, dass der Motorgenerator 4 ein Drehmoment erzeugt. Diese Drehmoment-Lücken-Füll-Funktion verringert ein Verlangsamungs-Gefühl, wenn die Kupplung 26 während des Wechselns eines Gangs ausgekuppelt wird, was das Betriebsverhalten des Fahrzeugs 1 verbessert.
Nunmehr bezugnehmend auf 2 weist das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 eine erste Ladezustands(SOC)-Detektionseinheit 61 auf. Diese erste SOC-Detektionseinheit 61 detektiert den SOC der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und führt der HCU 10 ein Detektionssignal zu, das indikativ für den detektierten SOC ist. Die erste SOC-Detektionseinheit 61 ist in der Umgebung der ersten Stromspeicher-Einheit 30 bereitgestellt. Diese Detektion des SOC der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 wird durchgeführt, indem eine Klemmenspannung der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 sowie Eingangsströme in die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und Ausgangsströme von der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 detektiert werden.
Darüber hinaus weist das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 eine zweite SOC-Detektionseinheit 62 auf. Diese zweite SOC-Detektionseinheit 62 detektiert den SOC der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 und führt der HCU 10 ein Detektionssignal zu, das indikativ für den detektierten SOC ist. Die zweite SOC-Detektionseinheit 62 ist in der Umgebung der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 bereitgestellt. Diese Detektion des SOC der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 wird durchgeführt, indem eine Klemmenspannung der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 sowie Eingangsströme in die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 und Ausgangsströme von der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 detektiert werden. Die zweite SOC-Detektionseinheit 62 führt der HCU 10 das Detektionssignal über das LVBMS 15 zu.
Das Niederspannungskabel 36 ist an einem Punkt zwischen der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 in zwei Äste verzweigt. In einem der zwei Äste des Niederspannungskabels 36 sind der zuvor erwähnte Schalter 41 und eine Schmelzsicherung bereitgestellt. Ein Schalter 42 und eine Schmelzsicherung sind in dem anderen der Äste des Niederspannungskabels 36 bereitgestellt. Wie später beschrieben, werden die Schalter 41 und 42 zur gleichen Zeit geöffnet oder geschlossen. Zum Beispiel befindet sich der Schalter 42 im Ein-Zustand, wenn sich der Schalter 41 im Ein-Zustand befindet. So ist der Schalter 42 in 1 weggelassen.
Die allgemeinen Lasten 37 beinhalten zusätzlich zu dem zuvor erwähnten Scheibenwischer und dem elektrischen Kühlventilator einen Gebläseventilator, einen Kühlerlüfter, eine elektrische Wasserpumpe, eine elektrische Vakuumpumpe, eine Innenraumbeleuchtung und so weiter.
Die wichtigen Lasten 38 beinhalten zusätzlich zu dem elektronischen Stabilitätskontrollsystem 38A, dem Steuersystem für eine elektronische Lenkung 38B und Fahrzeugscheinwerfern 38C eine Navigation oder ein Fahrzeug-Navigationssystem, ein Audio-System, Messinstrumente, ein Fahrzeug-Klimaanlagen-Bedienfeld, einen Lenkradwinkel-Sensor, eine Stereo-Kamera und so weiter.
Wenn sich sämtliche der zuvor erwähnten Schalter 40, 41 und 42 im Ein-Zustand (oder dem geschlossenen Zustand) befinden, ist ein erster Verbindungszustand hergestellt. In diesem ersten Verbindungszustand sind die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 mit den allgemeinen Lasten 37 und den wichtigen Lasten 38 parallel geschaltet.
Wenn sich der Schalter 40 im Ein-Zustand (oder dem geschlossenen Zustand) befindet und sich die Schalter 41 und 42 im Aus-Zustand (oder dem offenen Zustand) befinden, ist ein zweiter Verbindungszustand hergestellt. In diesem zweiten Verbindungszustand ist die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 mit den allgemeinen Lasten 37 verbunden, und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 ist mit den wichtigen Lasten 38 verbunden.
In diesem zweiten Verbindungszustand ist die Parallel-Konfiguration der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 unterbrochen, da sich die Schalter 41 und 42 im Aus-Zustand (oder dem offenen Zustand) befinden. Die Schalter 40, 41 und 42 bilden Verbindungsschalter, wie beansprucht. Die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 bildet eine erste Batterie, wie beansprucht, und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 bildet eine zweite Batterie, wie beansprucht.
Das Folgende beschreibt im Detail die Unterschiede der Batterie-Charakteristika zwischen der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 in der Form einer Blei-Säure-Batterie und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 in der Form einer Lithiumionen-Batterie.
Die Unterschiede der Batterie-Charakteristika zwischen der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 sind wie folgt.
In Bezug auf eine Klemmenspannung (oder eine Batterie-Spannung) bei Vollladung ist die Spannung der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 in der Form der Lithiumionen-Batterie niedriger als die Spannung der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 in der Form der Blei-Säure-Batterie.
In Bezug auf einen Innenwiderstand für eine Batterie ist der Innenwiderstand der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 in der Form der Lithiumionen-Batterie geringer als jener der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 in der Form der Blei-Säure-Batterie.
In Bezug auf eine Zeitdauer, die für ein vollständiges Laden benötigt wird, ist die Zeitdauer für die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 in der Form der Lithiumionen-Batterie kürzer (oder die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 ist schneller) als jene für die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 in der Form der Blei-Säure-Batterie.
Daraus folgt, dass die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 in der Form der Lithiumionen-Batterie vollständig geladen ist, bevor die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 in der Form der Blei-Säure-Batterie vollständig geladen ist, wenn das Laden der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 gleichzeitig gestartet wird, wobei die erste und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 mit dem ISG 20 parallel geschaltet sind.
Wenn die Lithiumionen-Batterie aus einem Batteriepack hergestellt ist, das aus vier (4) Zellen besteht, weist sie eine Spannung von 9,2 Volt auf, was einem Versorgungsspannungsbereich von 12 Volt am nächsten kommt oder in diesen Bereich fällt (d. h. einen Bereich von 6 Volt bis 14 Volt), da eine Einheitszelle eine Spannung von 2,3 Volt aufweist (eine untere Grenzspannung beträgt 1,5 Volt und eine obere Grenzspannung beträgt 3,3 Volt). Wenn die Lithiumionen-Batterie aus dem Batteriepack hergestellt ist, der aus vier Zellen besteht, beläuft sich darüber hinaus die obere Grenzspannung auf 13,5 Volt und die untere Grenzspannung auf 9,2 Volt. Wie beschrieben, unterscheiden sich die erste und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 hinsichtlich Charakteristika, wie beispielsweise hinsichtlich der Spannung bei Vollladung.
Während eines Betriebs im EV-Modus müssen die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 den allgemeinen Lasten 37 und den wichtigen Lasten 38 einen Strom zuführen, da der Verbrennungsmotor 2 abgeschaltet ist und der ISG 20 keinen Strom erzeugen kann.
Dadurch ist es notwendig, dass die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 in einem guten SOC gehalten werden, um einen Betrieb im EV-Modus auszuführen.
Wie zuvor beschrieben, unterscheiden sich die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 hinsichtlich ihrer Charakteristika, so dass der erforderliche SOC für ein Zulassen eines Betriebs im EV-Modus für die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 auf unterschiedliche Werte eingestellt werden.
Bei dem vorliegenden Beispiel beinhaltet die HCU 10 einen Verbindungsschalter-Steuerabschnitt 10A. Dieser Verbindungsschalter-Steuerabschnitt 10A steuert die Ein-/Aus-Zustände der Schalter 40, 41 und 42.
Darüber hinaus stellt der Verbindungsschalter-Steuerabschnitt 10A die Ein-/Aus-Zustände der Schalter 40, 41 und 42 während Betriebszeiten im EV-Modus, wenn der Motorgenerator 4 als ein Elektromotor fungiert, derart ein, dass der zweite Verbindungszustand hergestellt ist. In dem zweiten Verbindungszustand ist die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 mit den allgemeinen Lasten 37 verbunden, und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 ist mit den wichtigen Lasten 38 verbunden.
Die tatsächlichen Schaltaktionen dieser Schalter 40, 41 und 42 werden durch das LVBMS 15 in Reaktion auf eine Schaltanforderung ausgeführt, die von dem Verbindungsschalter-Steuerabschnitt 10A der HCU 10 an das LVBMS 15 gesendet wurde. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Verbindungsschalter-Steuerabschnitt 10A in der HCU 10 bereitgestellt, er kann jedoch in dem ECM 30 bereitgestellt sein.
Bezugnehmend auf das Ablaufdiagramm in 3 werden Schaltaktionen beschrieben, die in dem Hybrid-Elektrofahrzeug ausgeführt werden. Es wird nunmehr angenommen, dass sich der Schalter 40 ständig im Ein-Zustand befindet, um den Verbindungszustand zu wählen, und dass sich die Schalter 41 und 42 im Aus-Zustand befinden, um die elektrische Verbindung zwischen den zwei Batterien zu unterbrechen, d. h. zwischen der ersten Stromspeicher-Vorrichtung in der Form der Blei-Säure-Batterie 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung in der Form der Lithiumionen-Batterie 31, oder dass sie sich in dem Ein-Zustand befinden, um die elektrische Verbindung zwischen den zwei Batterien 30 und 31 zu ermöglichen.
Bezugnehmend auf 4 wird bestimmt, ob der Verbrennungsmotor 2 im EV-Modus bei Schritt S1 abgeschaltet ist oder nicht. Diese Bestimmung kann von der HCU 10 durchgeführt werden.
Wenn bei Schritt S1 nicht bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor 2 abgeschaltet ist, dann kehrt der Algorithmus zu Schritt S1 zurück.
Wenn der Verbrennungsmotor 2 bei Schritt S1 abgeschaltet ist, dann wird bei Schritt S2 bestimmt, ob V_Pb > V_Li ist oder nicht, wobei V_Pb eine Klemmenspannung der Blei-Säure-Batterie 30 ist und V_Li eine Klemmenspannung der Lithiumionen-Batterie 31 ist. Diese Bestimmung kann von der HCU 10 in Reaktion auf Signale von der ersten und der zweiten den SOC-Detektionseinheit 61 und 62 durchgeführt werden (siehe 2).
Wenn bei Schritt S2 V_Pb > V_Li ist, dann wird die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 unterbrochen, indem die Verbindungsschalter 41 und 42 bei Schritt S3 in den Aus-Zustand versetzt werden. Danach kehrt der Algorithmus zu Schritt S1 zurück. Die Verbindungsschalter 41 und 42 können durch die HCU 10 gesteuert werden.
Wenn das Fahrzeug 1 im EV-Modus betrieben wird, wird die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 bei Schritt S3 unterbrochen, so dass die Blei-Säure-Batterie 30 einen Strom an die allgemeine(n) Last(en) 37 abführt und die Lithiumionen-Batterie 31 einen Strom an die wichtige(n) Last(en) 38 abführt. Dies verhindert, dass ein Strom von der Blei-Säure-Batterie 30 in die Lithiumionen-Batterie 31 fließt. Demzufolge wird die Reichweite des EV-Modus weiter vergrößert, da verhindert wird, dass ein Antreiben im EV-Modus aufgrund eines Abfalls des SOC der Blei-Säure-Batterie 30 unterbunden wird.
Wenn bezugnehmend auf Schritt S4 in 3 bei Schritt S2 V_Pb nicht größer als V_Li ist, dann wird bestimmt, ob V_Pb ≥ TH_VPb und V_Li ≥ TH_VLi ist oder nicht, wobei TH_VPb und TH_Li Schwellenspannungen sind, die indikativ für untere Grenzwerte eines Betriebs im EV-Modus sind. Diese Bestimmung kann von der HCU 10 durchgeführt werden.
Wenn bei Schritt S4 V_Pb ≥ TH_VPb und V_Li ≥ TH_VLi sind, dann wird bei Schritt S5 bestimmt, ob das Ereignis eines automatischen Motor-Neustarts des Verbrennungsmotors 2 in Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass das Fahrzeug-Klimaanlagen-System arbeitet, oder dass detektiert wird, dass das Fahrpedal oder das Gaspedal getreten wird, erwartet wird oder nicht. Diese Bestimmung kann von der HCU 10 durchgeführt werden.
Wenn der automatische Motor-Neustart des Verbrennungsmotors 2 bei Schritt S5 erwartet wird, dann wird der Verbrennungsmotor 2 bei Schritt S6 neu gestartet. Der Verbrennungsmotor-Neustart kann von der HCU 10 durchgeführt werden.
Wenn der automatische Motor-Neustart des Verbrennungsmotors 2 bei Schritt S5 nicht erwartet wird, dann kehrt der Algorithmus zu Schritt S1 zurück.
Auf Schritt S6 folgend wird die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 ermöglicht, indem die Verbindungsschalter 41 und 42 bei Schritt S7 in den Ein-Zustand versetzt werden. Die HCU 10 kann durchführen, dass die Verbindungsschalter 41 und 42 in den Ein-Zustand versetzt werden.
Wenn bei Schritt S4 nicht bestimmt wird, dass V_Pb ≥ TH_VPb und V_Li ≥ TH_VLi, dann wird der Verbrennungsmotor 2 bei Schritt S8 neu gestartet. Der Verbrennungsmotor-Neustart kann von der HCU 10 durchgeführt werden.
Auf Schritt S8 folgend wird die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 ermöglicht, indem die Verbindungsschalter 41 und 42 bei Schritt S9 in den Ein-Zustand versetzt werden, und der Algorithmus kehrt zu Schritt S1 zurück. Die HCU 10 kann durchführen, dass die Verbindungsschalter 41 und 42 in den Ein-Zustand versetzt werden.
Wie beschrieben, wird in einem Zustand, in dem die Blei-Säure-Batterie 30 und die Lithiumionen-Batterie 31 geladen werden können, wenn der Verbrennungsmotor 2 neu gestartet wird, die elektrische Verbindung zwischen den zwei Batterien 30 und 31 bei Schritt S7 oder Schritt S9 ermöglicht, um die zwei Batterien 30 und 31 mit dem ISG 20 parallel zu schalten. Dies ermöglicht ein Laden sowohl der Blei-Säure-Batterie 30 als auch der Lithiumionen-Batterie 31.
Bezugnehmend auf 4 ist der Verbrennungsmotor 2 während einer Zeitspanne vor einem Zeitpunkt t1 in Betrieb, und die Verbindungsschalter 41 und 42 befinden sich im Ein-Zustand, um die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 zu ermöglichen. Dann führt der ISG 20 unter Verwendung des Verbrennungsmotors 2 als einer Energiequelle die Erzeugung eines Stroms durch, um sowohl die Blei-Säure-Batterie 30 als auch die Lithiumionen-Batterie 31 zu laden.
Zum Zeitpunkt t1 werden die Verbindungsschalter 41 und 42 in den Aus-Zustand versetzt, um die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 gemäß der Tatsache zu unterbrechen, dass die Klemmenspannung V_Li der Lithiumionen-Batterie 31 während der Zeitspanne vor dem Zeitpunkt t1 eine Spannung V_{Li(Vollladung)} bei Vollladung erreicht hat. Dies unterbricht eine elektrische Verbindung zwischen der Lithiumionen-Batterie 31 und dem ISG 20, was das Laden der Lithiumionen-Batterie 31 stoppt und das Fortsetzen des Ladens der Blei-Säure-Batterie 30 ermöglicht.
Anschließend wird der Verbrennungsmotor 2 zu einem Zeitpunkt t2 gemäß der Tatsache abgeschaltet, dass die Klemmenspannung V_Pb während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 eine Spannung V_{Pb(Vollladung)} bei Vollladung erreicht hat. Dies stoppt das Laden der Blei-Säure-Batterie 30. Zum Zeitpunkt t2 wird der EV-Modus ausgeführt.
Anschließend setzt sich nach dem Zeitpunkt t2 das graduelle Abfallen der Klemmenspannung V_Pb der Blei-Säure-Batterie 30 und der Klemmenspannung V_Li der Lithiumionen-Batterie 31 fort. Zu einem Zeitpunkt t3 fällt die Klemmenspannung V_Pb der Blei-Säure-Batterie 30 auf die Spannung V_{Li(Vollladung)} bei Vollladung der Lithiumionen-Batterie 31 ab. Zu einem Zeitpunkt t4 fällt die Klemmenspannung V_Li der Lithiumionen-Batterie 31 auf den unteren Grenzwert der Schwellenspannung TH_VLi der Lithiumionen-Batterie 31 ab.
Um die Blei-Säure-Batterie 30 zu laden, um eine Lade-Anforderung für ein Laden der Blei-Säure-Batterie 30 zu erfüllen, während verhindert wird, dass die Lithiumionen-Batterie 31 überladen wird, wird die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 während einer Zeitspanne vom Zeitpunkt t2 zum Zeitpunkt t3 unterbrochen gehalten, indem der Schalter 41 in dem Aus-Zustand belassen wird, auch wenn der Verbrennungsmotor 2 neu gestartet wird, um die Erzeugung eines Stroms zu starten. Während dieser Zeitspanne wird das Laden nur der Blei-Säure-Batterie 30 von dem ISG 20 ausgeführt, da die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 dadurch unterbrochen ist, dass der Schalter 41 in den Aus-Zustand versetzt ist.
Während einer Zeitspanne vom Zeitpunkt t3 zum Zeitpunkt t4 wird die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 ermöglicht, indem der Schalter 41 in den Ein-Zustand versetzt wird, nachdem der Verbrennungsmotor 2 neu gestartet wurde, um eine Strom-Anforderung zu erfüllen, wie beispielsweise wenn detektiert wird, dass das Fahrzeug-Klimaanlagen-System arbeitet, oder wenn detektiert wird, dass das Gaspedal getreten wird. Während dieser Zeitspanne wird das Laden sowohl der Blei-Säure-Batterie 40 als auch der Lithiumionen-Batterie von dem ISG 20 ausgeführt, da die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 ermöglicht wird, indem der Schalter 41 in den Ein-Zustand versetzt wird.
Um eine Überentladung von zumindest einer von der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 zu unterbinden, wird zum Zeitpunkt t4 und unmittelbar danach der Verbrennungsmotor 2 neu gestartet, und dann wird die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 ermöglicht, indem der Schalter 41 in den Ein-Zustand versetzt wird, um zumindest jene von der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 zu laden, deren Klemmenspannung V_Pb oder V_Li auf den unteren Grenzwert ihrer Schwellenspannung TH_VPb und TH_VLi abfällt. Während dieser Zeitspanne wird das Laden sowohl der Blei-Säure-Batterie 30 als auch der Lithiumionen-Batterie 31 von dem ISG 20 ausgeführt, da die elektrische Verbindung zwischen der Blei-Säure-Batterie 30 und der Lithiumionen-Batterie 31 ermöglich wird, indem der Schalter 41 in den Ein-Zustand versetzt wird.
Wie beschrieben, beinhaltet das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31, die sich in ihren Charakteristika voneinander unterscheiden.
Darüber hinaus beinhaltet das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 die Schalter 40, 41 und 42, die selektiv in einem ersten Schema für die Herstellung des ersten Verbindungszustands oder in einem zweiten Schema für die Herstellung des zweiten Verbindungszustands festgelegt sind. In dem ersten Verbindungszustand sind die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 mit den allgemeinen Lasten 37 und den wichtigen Lasten 38 parallel geschaltet. In dem zweiten Verbindungszustand ist diese Parallelschaltung unterbrochen, so dass die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 mit den allgemeinen Lasten 37 verbunden ist und als eine ausschließliche Stromversorgung für die allgemeinen Lasten 37 fungiert und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 mit den wichtigen Lasten 38 verbunden ist und als eine ausschließliche Stromversorgung für die wichtigen Lasten 38 fungiert.
Darüber hinaus beinhaltet das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 den Verbindungsschalter-Steuerabschnitt 10A, der die Ein-/Aus-Zustände der Schalter 40, 41 und 42 steuert.
Darüber hinaus stellt der Verbindungsschalter-Steuerabschnitt 10A die Ein-/Aus-Zustände der Schalter 40, 41 und 42 während Betriebszeiten im EV-Modus ein, wenn der Motorgenerator 4 als ein Elektromotor fungiert, so dass der zweite Verbindungszustand hergestellt wird. In dem zweiten Verbindungszustand ist die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 mit den allgemeinen Lasten 37 verbunden und fungiert als eine ausschließlich Stromversorgung für die allgemeinen Lasten 37, und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 ist mit den wichtigen Lasten 38 verbunden und fungiert als eine ausschließliche Stromversorgung für die wichtigen Lasten 38.
Gemäß dieser Konfiguration werden die Schalter 40, 41 und 42 während Betriebszeiten im EV-Modus in dem zweiten Schema eingestellt, um den zweiten Verbindungszustand herzustellen. In dem zweiten Verbindungszustand können die erste Stromspeicher-Vorrichtung 30 und die zweite Stromspeicher-Vorrichtung 31 einen elektrischen Strom für die elektrischen Lasten (d. h. die allgemeinen Lasten 37 und die wichtigen Lasten 38) bereitstellen, wobei die elektrische Verbindung zwischen der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 unterbrochen ist.
Es wird verhindert, dass ein elektrischer Strom von der ersten Stromspeicher-Vorrichtung 30 zu der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 31 fließt, da die elektrische Verbindung zwischen diesen unterbrochen ist. Dies verhindert, dass irgendeine von den Klemmenspannungen der ersten und der zweiten Stromspeicher-Vorrichtung 30 und 31 auf den unteren Grenzwert des Spannungspegels abfällt und dabei scheitert, die Bedingungen für das Realisieren eines Betriebs im EV-Modus zu erfüllen. Dies erweitert die Reichweite des EV-Modus und verbessert den Verbrauch.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Sämtliche derartigen Modifikationen und Äquivalente derselben sollen durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein, die im Umfang der Ansprüche beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Hybrid-Elektrofahrzeug
2: Verbrennungsmotor
4: Motorgenerator
10A: Verbindungsschalter-Steuerabschnitt
30: erste Stromspeicher-Vorrichtung (erste Batterie)
31: zweite Stromspeicher-Vorrichtung (zweite Batterie)
37: allgemeine Last (elektrische Last, ein Anteil der elektrischen Last)
38: wichtige Last (elektrische Last, der andere Anteil der elektrischen Last)
40, 41, 42: Schalter (Verbindungsschalter)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-033571 A [0003, 0006]

Claims

Hybrid-Elektrofahrzeug, das als Antriebsquelle einen Verbrennungsmotor und einen Motorgenerator beinhaltet und in einem Elektrofahrzeug(EV)-Modus durch den Motorgenerator mit Leistung versorgt wird, wobei das Hybrid-Elektrofahrzeug aufweist: eine erste Batterie; eine zweite Batterie, wobei sich die erste und die zweite Batterie hinsichtlich ihrer Charakteristika voneinander unterscheiden; eine erste Art von zumindest einer elektrischen Last; eine zweite Art von zumindest einer elektrischen Last; zumindest einen Verbindungsschalter, wobei der Verbindungsschalter selektiv in einen ersten Zustand versetzt wird, um einen ersten Verbindungszustand herzustellen, in dem die erste und die zweite Batterie mit der ersten und der zweiten Art von elektrischen Lasten parallel geschaltet sind, oder in einen zweiten Zustand versetzt wird, um einen zweiten Verbindungszustand herzustellen, in dem die Parallelschaltung unterbrochen ist, so dass die erste Batterie mit der ersten Art von elektrischer Last verbunden ist und die zweite Batterie mit der zweiten Art von elektrischer Last verbunden ist; und einen Verbindungsschalter-Steuerabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er den Zustand des Verbindungsschalters steuert, wobei der Verbindungsschalter-Steuerabschnitt den Zustand des Verbindungsschalters während Betriebszeiten im EV-Modus derart einstellt, dass der zweite Verbindungszustand hergestellt ist.