DE102015222690A1 - Controlling a drive device of a hybrid vehicle and hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt ist ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinrichtung (3, 203) eines Hybridfahrzeuges (1, 201), die eine Verbrennungskraftmaschine (5, 205), eine erste Elektromaschine (9, 209), eine zweite Elektromaschine (11, 211) und einen Akkumulator (13, 213) umfasst, wobei die Antriebseinrichtung zum Antrieb des Hybridfahrzeuges in den folgenden drei Betriebsmodi betreibbar ist: einem rein elektrischen Betrieb, einem seriellen Hybridbetrieb und einem parallelen Hybridbetrieb, wobei das Verfahren aufweist: Steuern der Antriebseinrichtung im seriellen Hybridbetrieb derart, dass die Verbrennungskraftmaschine an einem Arbeitspunkt (93) basierend auf einem kombinierten Wirkungsgrad (ηVKM × ηEM1) betrieben wird, der von dem Wirkungsgrad (ηVKM) der Verbrennungskraftmaschine und von dem Wirkungsgrad (ηEM1) der ersten Elektromaschine abhängt.Provided is a method for controlling a drive device (3, 203) of a hybrid vehicle (1, 201) comprising an internal combustion engine (5, 205), a first electric machine (9, 209), a second electric machine (11, 211) and an accumulator (13, 213), wherein the drive means for driving the hybrid vehicle is operable in the following three modes of operation: a pure electric operation, a serial hybrid operation and a parallel hybrid operation, the method comprising controlling the drive means in the serial hybrid mode such that the Internal combustion engine at an operating point (93) based on a combined efficiency (ηVKM × ηEM1) is operated, which depends on the efficiency (ηVKM) of the internal combustion engine and the efficiency (ηEM1) of the first electric machine.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges und ein Hybridfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung und einer Antriebseinrichtungssteuerung, die ausgebildet ist, das Steuerverfahren auszuführen. The present invention relates to a method for controlling a drive device of a hybrid vehicle and a hybrid vehicle having a drive device and a drive device controller configured to execute the control method.
Eine Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges kann verschiedene Antriebsaggregate zum Antreiben eines Antriebsrades umfassen, z. B. eine Verbrennungskraftmaschine und ein oder mehrere Elektromaschinen. Die Ansteuerung dieser verschiedenen Antriebsaggregate kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. A drive device of a hybrid vehicle may include various drive units for driving a drive wheel, for. As an internal combustion engine and one or more electric machines. The control of these various drive units can be performed in various ways.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Das europäische Patent
Die deutsche Offenlegungsschrift
Die deutsche Offenlegungsschrift
Die Übersetzung der europäischen Patentschrift
Die deutsche Offenlegungsschrift
Im Stand der Technik braucht die Ansteuerung verschiedener Antriebsaggregate eines Hybridfahrzeuges nicht immer zu einem energieeffizienten Betrieb zu führen. In the prior art, the control of various drive units of a hybrid vehicle does not always have to lead to energy-efficient operation.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerverfahren für eine Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges sowie ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, wobei verschiedene Antriebsaggregate des Hybridfahrzeuges in verbrauchsoptimaler und energieeffizienter und/oder emissionsreduzierender Weise angesteuert werden, um ein angefordertes Antriebsdrehmoment oder eine angeforderte Antriebsleistung zu erzeugen. An object of the present invention is to provide a control method for a drive device of a hybrid vehicle and a hybrid vehicle, wherein various drive units of the hybrid vehicle are driven in consumption-optimal and energy-efficient and / or emission-reducing manner to produce a requested drive torque or a requested drive power.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst, welche auf ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges sowie auf ein Hybridfahrzeug gerichtet sind. Die abhängigen Ansprüche spezifizieren besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. The object is solved by the subject matters of the independent claims, which are directed to a method for controlling a drive device of a hybrid vehicle as well as to a hybrid vehicle. The dependent claims specify particular embodiments of the present invention.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges bereitgestellt, die eine Verbrennungskraftmaschine, eine erste Elektromaschine, eine zweite Elektromaschine und einen Akkumulator umfasst,
wobei zum Antrieb des Hybridfahrzeuges die Antriebseinrichtung in den folgenden drei Betriebsmodi betreibbar ist:
einem rein elektrischen Betrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine bewirkt wird, während die Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet ist;
einem seriellen Hybridbetrieb, in dem das Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine bewirkt wird und die Verbrennungskraftmaschine die erste Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt;
einem parallelen Hybridbetrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der Verbrennungskraftmaschine bewirkt wird.
Dabei weist das Verfahren auf:
Steuern der Antriebseinrichtung im seriellen Hybridbetrieb derart, dass die Verbrennungskraftmaschine an einem Arbeitspunkt basierend auf einem kombinierten Wirkungsgrad betrieben wird, der von dem Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine und von dem Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine abhängt. According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a drive device of a hybrid vehicle including an internal combustion engine, a first electric machine, a second electric machine, and an accumulator;
wherein for driving the hybrid vehicle, the drive means is operable in the following three modes of operation:
a purely electric operation in which a traction drive torque is effected by means of the second electric machine while the internal combustion engine is turned off;
a serial hybrid operation in which the traction drive torque is effected by the second electric machine and the internal combustion engine drives the first electric machine to generate electric power;
a parallel hybrid operation in which a traction drive torque is effected by means of the internal combustion engine.
The method has:
Controlling the drive means in the series hybrid operation such that the internal combustion engine is operated at an operating point based on a combined efficiency, which depends on the efficiency of the internal combustion engine and the efficiency of the first electric machine.
Die Berücksichtigung des kombinierten Wirkungsgrads von erster Elektromaschine und Verbrennungskraftmaschine im seriellen Betrieb führt gemäß unten folgender entsprechender Erläuterung auf einen CO2-optimierten seriellen Hybridbetrieb. Im weiteren Verlauf wird ferner über die Erläuterung der verschiedenen Betriebsschwellen auch die Abgrenzung der drei Betriebsmodi zueinander erklärt. Die erläuterte Abgrenzung kann dann über die Optimierung des seriellen Betriebs hinaus auch ganzheitlich auf einen verbrauchsoptimalen „Gesamtbetrieb“ des Hybridfahrzeuges führen. The consideration of the combined efficiency of the first electric machine and the internal combustion engine in the serial operation results in a CO 2 -optimized serial hybrid operation as discussed below. In the further course, the delimitation of the three modes of operation is also explained by explaining the various thresholds of operation. In addition to the optimization of serial operation, the described delimitation can then also lead holistically to a consumption-optimal "overall operation" of the hybrid vehicle.
Grundsätzlich sind – über die oben genannten drei Betriebsmodi hinaus – weitere Betriebsmodi denkbar, die z. B. die Rekuperation von Bremsenergie in Verzögerungsphasen betreffen. Die hier aufgelisteten drei Betriebsmodi sind insbesondere die wesentlichen Betriebsmodi, die die Erzeugung von Vortriebs- bzw. Antriebsleistung betreffen. Basically, beyond the above-mentioned three modes of operation, further modes of operation are conceivable, e.g. B. concern the recuperation of braking energy in deceleration phases. The three operating modes listed here are, in particular, the essential operating modes that relate to the generation of propulsion or drive power.
Das Verfahren kann z. B. in Software und/oder Hardware implementiert sein und kann insbesondere in ein Motorsteuergerät geladen werden und von dem Motorsteuergerät ausgeführt werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann z. B. einen Dieselmotor oder einen Ottomotor umfassen. Die Verbrennungskraftmaschine kann ferner einen Kraftstofftank mit Kraftstoff umfassen. Der Kraftstoff kann Verbrennungsräumen der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden, insbesondere über Einspritzpumpen und ein Ventil. In Abhängigkeit von einer pro Zeiteinheit zugeführten Kraftstoffmenge kann eine Ausgangsleistung der Verbrennungskraftmaschine gesteuert werden. The method may, for. B. be implemented in software and / or hardware and can be loaded in particular in an engine control unit and executed by the engine control unit. The internal combustion engine can, for. B. include a diesel engine or a gasoline engine. The internal combustion engine may further include a fuel tank with fuel. The fuel can be supplied to combustion chambers of the internal combustion engine, in particular via injection pumps and a valve. Depending on an amount of fuel supplied per unit time, an output of the internal combustion engine can be controlled.
Die erste Elektromaschine kann in einem elektromotorischen oder einem generatorischen Modus betrieben werden. Die zweite Elektromaschine kann ebenfalls in einem elektromotorischen Betrieb oder einem generatorischen Betrieb betrieben werden. The first electric machine can be operated in an electromotive or a regenerative mode. The second electric machine can also be operated in an electromotive operation or a regenerative operation.
Die Verbrennungskraftmaschine, die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine können beispielsweise hinsichtlich ihrer maximalen Ausgangsleistung ähnlich dimensioniert sein, sich beispielsweise um weniger als 30 % in ihrer maximalen Ausgangsleistung unterscheiden. Die maximalen Ausgangsdrehmomente der verschiedenen Antriebsaggregate können sich beispielsweise in Abhängigkeit der Getriebe- und/oder Übersetzungsauslegung unterscheiden, wobei beispielsweise die zweite Elektromaschine das höchste maximale Ausgangsdrehmoment bereitstellen kann, die Verbrennungsmaschine beispielsweise ein mittleres maximales Ausgangsdrehmoment bereitstellen kann und die erste Elektromaschine beispielsweise ein kleinstes maximales Ausgangsdrehmoment bereitstellen kann. Damit kann insbesondere die zweite Elektromaschine vorteilhaft als Traktionsmaschine eingesetzt werden, das heißt im elektromotorischen Betrieb betrieben werden. For example, the internal combustion engine, the first electric machine, and the second electric machine may be similarly sized in terms of their maximum output, for example differing by less than 30% in their maximum output. The maximum output torques of the various drive units may differ, for example, depending on the transmission and / or translation design, for example, the second electric machine can provide the highest maximum output torque, the combustion engine can provide, for example, a mean maximum output torque and the first electric machine, for example, a minimum maximum output torque can provide. Thus, in particular the second electric machine can advantageously be used as a traction machine, that is to say operated in electromotive operation.
Die Antriebseinrichtung kann ferner eine Hauptkupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einem Antriebsrad umfassen. Optional kann zwischen der Hauptkupplung und der Verbrennungskraftmaschine ein Getriebe angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen fehlt ein Getriebe und es kann ein festes Übersetzungsverhältnis (z. B. i = 2,8) zwischen einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad vorliegen. Einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit kann in diesen Ausführungsformen somit eine bestimmte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine entsprechen. The drive device may further include a main clutch between the internal combustion engine and a drive wheel. Optionally, a transmission can be arranged between the main clutch and the internal combustion engine. In other embodiments, a transmission is missing and there may be a fixed gear ratio (eg, i = 2.8) between an output shaft of the internal combustion engine and the drive wheel. A specific driving speed can thus correspond in these embodiments to a specific rotational speed of the internal combustion engine.
Optional kann eine erste Kupplung zwischen der ersten Elektromaschine und einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein, um die erste Elektromaschine in bestimmten Betriebsbedingungen bzw. Betriebsmodi optional abkoppeln zu können. Optionally, a first clutch between the first electric machine and an output shaft of the internal combustion engine may be provided in order to be able to decouple the first electric machine in certain operating conditions or operating modes, as an option.
Ferner kann optional zwischen der zweiten Elektromaschine und dem Antriebsrad eine zweite Kupplung vorgesehen sein, um die zweite Elektromaschine in bestimmten Betriebsbedingungen bzw. in bestimmten Betriebsmodi von dem Antriebsrad abkoppeln zu können und auch von der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine abkoppeln zu können. Furthermore, optionally between the second electric machine and the drive wheel, a second clutch may be provided in order to decouple the second electric machine in certain operating conditions or in certain operating modes of the drive wheel and to decouple from the output shaft of the internal combustion engine can.
In dem rein elektrischen Betrieb kann die Hauptkupplung geöffnet sein und die zweite Kupplung (falls vorhanden) kann geschlossen sein (das heißt im gekoppelten Zustand sein). In the purely electrical mode, the main clutch may be open and the second clutch (if any) may be closed (that is, in the coupled state).
In dem seriellen Hybridbetrieb kann die Hauptkupplung geöffnet sein und es kann die erste Kupplung (falls vorhanden) geschlossen sein und auch die zweite Kupplung (falls vorhanden) kann geschlossen sein. Der serielle Hybridbetrieb kann mit oder ohne Lastpunktanhebung durchgeführt werden. Das heißt die Verbrennungskraftmaschine kann derart angesteuert werden, dass deren Ausgangsleistung höher ist als eine Sollantriebsleistung, so dass mit der überschüssigen Leistung ferner der Akkumulator geladen werden kann. In the serial hybrid mode, the main clutch may be open and the first clutch (if any) may be closed, and also the second clutch (if any) may be closed. The serial hybrid operation can be performed with or without load point boost. That is, the internal combustion engine may be controlled such that its output power is higher than a target drive power, so that the accumulator can be further charged with the excess power.
In dem parallelen Hybridbetrieb ist die Hauptkupplung geschlossen und es sind die erste Kupplung (falls vorhanden) und die zweite Kupplung (falls vorhanden) geöffnet, sofern keine Lastpunktanhebung durchgeführt wird. In einem parallelen Hybridbetrieb mit Lastpunkanhebung über die erste Elektromaschine kann die Hauptkupplung geschlossen sein, es kann die erste Kupplung geschlossen sein und es kann die zweite Kupplung (falls vorhanden) geöffnet sein. Alternativ kann in dem parallelen Hybridbetrieb auch eine Lastpunkanhebung über die zweite Elektromaschine erfolgen, wobei in einem solche Fall die Hauptkupplung geschlossen ist, die erste Kupplung (falls vorhanden) geöffnet ist und die zweite Kupplung (falls vorhanden) geschlossen ist. In the parallel hybrid mode, the main clutch is closed and the first clutch (if present) and the second clutch (if present) are open unless load point boosting is performed. In a parallel hybrid mode with load point boost across the first electric machine, the main clutch may be closed, the first clutch may be closed, and the second clutch (if any) may be open. Alternatively, in the parallel hybrid mode, a load point boost may also be made via the second electric machine, in which case the main clutch is closed, the first clutch (if any) is open, and the second clutch (if any) is closed.
Der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine kann z. B. unter Verwendung eines (z. B. experimentell ermittelten) spezifischen Kraftstoffverbrauchs (z. B. verbrauchte Kraftstoffmasse geteilt durch erzeugte Energie z. B. gemessen in Einheiten g/kWh) bestimmt sein. Der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine kann umso höher sein, je geringer der spezifische Kraftstoffverbrauch ist. Der spezifische Kraftstoffverbrauch kann z. B. in Abhängigkeit von einer Drehzahl und einem Drehmoment oder einer Leistung der Verbrennungskraftmaschine bestimmt sein und/oder davon abhängen. Linien gleichen spezifischen Kraftstoffverbrauchs (sogenannte Iso-Linien) können z. B. in einem Koordinatensystem, welches die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine gegen das Drehmoment und/oder die Leistung der Verbrennungskraftmaschine aufträgt, dargestellt werden. In dem gleichen Koordinatensystem können z. B. auch Iso-Kurven für verschiedene Ausgangsleistungen eingetragen sein. The efficiency of the internal combustion engine can, for. B. determined using (eg, experimentally determined) specific fuel consumption (eg, consumed fuel mass divided by generated energy, eg, measured in units g / kWh). The efficiency of the internal combustion engine can be higher, the lower the specific fuel consumption. The specific one Fuel consumption can be z. B. depending on a speed and torque or power of the internal combustion engine and / or depend on it. Lines of the same specific fuel consumption (so-called iso-lines) can, for. B. in a coordinate system, which plots the speed of the internal combustion engine against the torque and / or the power of the internal combustion engine, are shown. In the same coordinate system z. B. also be entered iso-curves for different output powers.
Während des seriellen Betriebs treibt die Verbrennungskraftmaschine die erste Elektromaschine an, welche im generatorischen Betrieb elektrische Energie erzeugt, wobei die so erzeugte elektrische Energie der zweiten Elektromaschine zugeführt wird, um das Antriebsrad anzutreiben. Die Berücksichtigung des Wirkungsgrads der ersten Elektromaschine trägt Verlusten der Umwandlung der von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten mechanischen Energie in elektrische Energie Rechnung, die mittels der ersten Elektromaschine erfolgt. Der basierend auf dem kombinierten Wirkungsgrad von erster Elektromaschine und Verbrennungskraftmaschine erhaltene Arbeitspunkt der Verbrennungskraftmaschine kann sich von dem Arbeitspunkt unterscheiden, der rein auf dem Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine basierend bestimmt werden würde. Insbesondere kann der basierend auf dem kombinierten Wirkungsgrad erhaltene Arbeitspunkt bei gegebener Sollantriebsleistung und/oder gegebenem Sollantriebsdrehmoment zu höheren Drehzahlen und/oder zu niedrigeren Drehmomenten der Verbrennungskraftmaschine verschoben sein. Damit kann das Hybridfahrzeug bzw. dessen Antriebseinrichtung energieeffizienter und insbesondere auch CO2-optimiert im seriellen Hybridbetrieb betrieben werden. During the serial operation, the internal combustion engine drives the first electric machine, which generates electric power in regenerative operation, and the thus generated electric power is supplied to the second electric machine to drive the drive wheel. The consideration of the efficiency of the first electric machine accounts for losses in the conversion of the mechanical energy provided by the internal combustion engine into electrical energy, which takes place by means of the first electric machine. The operating point of the internal combustion engine obtained based on the combined efficiency of the first electric machine and the internal combustion engine may differ from the operating point, which would be determined purely based on the efficiency of the internal combustion engine. In particular, the operating point obtained based on the combined efficiency may be shifted to higher speeds and / or lower torques of the internal combustion engine for a given target drive power and / or given target drive torque. Thus, the hybrid vehicle or its drive device can be operated more energy-efficient and in particular CO 2 -optimized in serial hybrid mode.
Der Arbeitspunkt kann eine Extremstelle des kombinierten Wirkungsgrads für eine gegebene Sollleistung und/oder ein gegebenes Solldrehmoment sein. Die Extremstelle kann dabei das Argument bzw. die Argumente (z. B. Drehzahl und Drehmoment) angeben, bei denen der kombinierte Wirkungsgrad ein Extremum (z. B. Minimum oder Maximum) annimmt. Wird der Wirkungsgrad z. B. basierend auf dem spezifischen Kraftstoffverbrauch dargestellt, kann die Stelle der Argumente bzw. des Arguments (z. B. Drehzahl und Drehmoment) bestimmt werden, bei denen der kombinierte Wirkungsgrad ein Maximum annimmt. Damit ist bei manchen Ausführungsformen eine einfache Vorschrift zur Bestimmung des Arbeitspunktes gegeben. Die Wirkungsgrade der Verbrennungsmaschine und der ersten Elektromaschine können zuvor experimentell und/oder durch Simulation bestimmt worden sein und sie können insbesondere über alle möglichen Betriebsbereiche bestimmt worden sein. The operating point may be an extreme point of the combined efficiency for a given desired power and / or a given desired torque. The extreme position can specify the argument or arguments (eg speed and torque) for which the combined efficiency assumes an extremum (eg minimum or maximum). If the efficiency z. B. based on the specific fuel consumption, the location of the arguments or argument (eg speed and torque) can be determined, in which the combined efficiency takes a maximum. Thus, in some embodiments, a simple rule for determining the operating point is given. The efficiencies of the internal combustion engine and the first electric machine may have previously been determined experimentally and / or by simulation, and they may in particular have been determined over all possible operating ranges.
Das Steuern der Antriebseinrichtung im seriellen Hybridbetrieb kann ferner ein Abrufen des Arbeitspunktes aus einer vorgegeben Arbeitspunktkurve umfassen, wobei die Arbeitspunktkurve die Arbeitspunkte für eine Mehrzahl von Sollleistungen und/oder Solldrehmomente definiert. Die Arbeitspunkte sind dabei durch eine Mehrzahl von Extremstellen des kombinierten Wirkungsgrads für die Mehrzahl der Sollleistungen und/oder Solldrehmomente gegeben. Die Arbeitspunktkurve kann z. B. auf einem Prüfstand ermittelt werden und kann in einem Motorsteuergerät des Hybridfahrzeuges gespeichert sein. Damit kann das Verfahren weiter vereinfacht werden. Controlling the drive means in the serial hybrid mode may further include retrieving the operating point from a predetermined operating point curve, wherein the operating point curve defines the operating points for a plurality of desired powers and / or target torques. The operating points are given by a plurality of extreme points of the combined efficiency for the plurality of desired powers and / or set torques. The operating point curve can z. B. can be determined on a test bench and can be stored in an engine control unit of the hybrid vehicle. Thus, the process can be further simplified.
Der kombinierte Wirkungsgrad kann das Produkt des Wirkungsgrads der Verbrennungskraftmaschine und des Wirkungsgrads der ersten Elektromaschine sein. Die Sollleistung kann einer Sollantriebsleistung entsprechen oder sie kann einer Summe aus einer Sollantriebsleistung und einer Solllastpunktanhebungsleistung entsprechen. Damit kann der serielle Betrieb mit oder ohne Lastpunktanhebung energieeffizient und CO2-optimiert durchgeführt werden. The combined efficiency may be the product of the efficiency of the internal combustion engine and the efficiency of the first electric machine. The target power may correspond to a target drive power or may be a sum of a target drive power and a target load point boost power. Thus, the serial operation can be carried out with or without load point increase energy-efficient and CO 2 -optimized.
Der rein elektrische Betrieb kann durchgeführt werden, falls die Fahrgeschwindigkeit (oder Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsrads) unterhalb einer Fahrgeschwindigkeitsschwelle (oder Rotationsgeschwindigkeitsschwelle) liegt und/oder eine Sollantriebsleistung und/oder ein Sollantriebsdrehmoment unterhalb einer Elektrischer-Betrieb-Schwelle liegt. The purely electrical operation may be performed if the vehicle speed (or rotational speed of the drive wheel) is below a vehicle speed threshold (or rotational speed threshold) and / or a target drive power and / or target drive torque is below an electrical operating threshold.
Die Fahrgeschwindigkeitsschwelle kann dabei abhängig von einem Übersetzungsverhältnis zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad bestimmt sein und sie kann abhängig von einem bereitstellbaren Übersetzungsverhältnis eines optional vorhandenen Getriebes bestimmt sein. Unterhalb der Fahrgeschwindigkeitsschwelle kann insbesondere bei einem festen Übersetzungsverhältnis zwischen einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zu gering sein, um ein Antriebsdrehmoment bereitstellen zu können. The driving speed threshold can be determined depending on a gear ratio between the internal combustion engine and the drive wheel and it can be determined depending on a deployable ratio of an optional existing transmission. Below the vehicle speed threshold, in particular with a fixed transmission ratio between an output shaft of the internal combustion engine and the drive wheel, the speed of the internal combustion engine may be too low to be able to provide a drive torque.
Die Elektrischer-Betrieb-Schwelle kann z. B. eine Elektrischer-Betrieb-Leistungsschwelle oder eine Elektrischer-Betrieb-Drehmomentschwelle sein. Die Elektrischer-Betrieb-Schwelle kann z. B. abhängig vom Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine bestimmt sein, wobei energieineffiziente Niedriglast-Arbeitspunkte der Verbrennungskraftmaschine durch einen rein elektrischen Betrieb substituiert werden. Die Elektrischer-Betrieb-Schwelle kann z. B. auch abhängig von einer Kapazität des Akkumulators bestimmt sein, wobei die Elektrischer-Betrieb-Schwelle für steigende Kapazität des Akkumulators ansteigen kann. Andere Abhängigkeiten sind möglich. Damit kann ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet sein, in dem insbesondere die Verbrennungskraftmaschine nicht in Niedriglast-Arbeitspunkten mit energieineffizienten Wirkungsgraden betrieben wird, der Akkumulator nicht zu sehr belastet wird und die Verbrennungskraftmaschine bei zu niedrigen Drehzahlen nicht zum Antrieb des Antriebsrades verwendet wird. The electrical operation threshold can be z. For example, it may be an electrical operation power threshold or an electrical operation torque threshold. The electrical operation threshold can be z. B. depending on Determined efficiency of the internal combustion engine, wherein energy-inefficient low-load operating points of the internal combustion engine are substituted by a purely electrical operation. The electrical operation threshold can be z. B. also be determined depending on a capacity of the accumulator, wherein the electrical operating threshold for increasing capacity of the accumulator may increase. Other dependencies are possible. In order for a reliable operation can be ensured, in particular, the internal combustion engine is not operated in low-load operating points with energy-inefficient efficiencies, the battery is not loaded too much and the internal combustion engine is not used to drive the drive wheel at low speeds.
Der serielle Hybridbetrieb kann durchgeführt werden, falls sowohl die Fahrgeschwindigkeit unterhalb der Fahrgeschwindigkeitsschwelle liegt als auch eine Sollantriebsleistung und/oder ein Sollantriebsdrehmoment oberhalb der Elektrischer-Betrieb-Schwelle liegen. Da im seriellen Betrieb die Hauptkupplung geöffnet ist, kann die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass die Verbrennungskraftmaschine in einem erlaubten, insbesondere optimalen, Betriebspunkt arbeitet, um die erste Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie anzutreiben, welche wiederum von der zweiten Elektromaschine verwendet wird, um im elektromotorischen Betrieb die Sollantriebsleistung bzw. ein Sollantriebsdrehmoment an das Antriebsrad anzulegen. The serial hybrid operation may be performed if both the vehicle speed is below the vehicle speed threshold and a desired drive power and / or a desired drive torque are above the electrical operating threshold. Since the main clutch is opened in serial operation, the speed and / or the torque of the internal combustion engine can be adjusted independently of the driving speed so that the internal combustion engine operates at a permitted, in particular optimum, operating point to drive the first electric machine for generating electrical energy which in turn is used by the second electric machine to apply the target drive power or a target drive torque to the drive wheel in the electromotive operation.
Der serielle Betrieb kann ferner durchgeführt werden, falls eine Sollantriebsleistung und/oder ein Sollantriebsdrehmoment oberhalb einer fahrgeschwindigkeitsabhängigen Parallelhybridbetrieb-Schwelle liegt. Die Parallelhybridbetrieb-Schwelle kann z. B. eine Parallelhybridbetrieb-Drehmomentschwelle oder eine Parallelhybridbetrieb-Leistungsschwelle sein. Die Parallelhybridbetrieb-Schwelle kann z. B. eine Leistung bzw. ein Drehmoment repräsentieren, welches maximal von der Verbrennungskraftmaschine (optional inklusive „Boost“-Unterstützung der ersten Elektromaschine und/oder der zweiten Elektromaschine) erzeugbar ist. Insbesondere kann die Parallelhybridbetrieb-Schwelle bei einem festen Übersetzungsverhältnis zwischen einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsrad abhängig von der Fahrgeschwindigkeit sein. Die Parallelhybridbetriebs-Schwelle kann z. B. linear mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmen. Andere Abhängigkeiten sind möglich. Damit kann die Antriebseinrichtung zuverlässig betrieben werden und die Sollantriebsleistung und/oder das Sollantriebsdrehmoment kann zuverlässig an dem Antriebsrad erzeugt werden. The serial operation may be further performed if a target drive power and / or a target drive torque is above a vehicle speed dependent parallel hybrid drive threshold. The parallel hybrid operation threshold can be z. A parallel hybrid mode torque threshold or a parallel hybrid mode power threshold. The parallel hybrid operation threshold can be z. B. represent a power or a torque which is maximum of the internal combustion engine (optionally including "boost" support of the first electric machine and / or the second electric machine) can be generated. In particular, with a fixed gear ratio between an output shaft of the internal combustion engine and the drive wheel, the parallel hybrid operation threshold may be dependent on the vehicle speed. The parallel hybrid operation threshold can be z. B. increase linearly with the driving speed. Other dependencies are possible. Thus, the drive device can be reliably operated, and the target drive power and / or the target drive torque can be reliably generated on the drive wheel.
Der parallele Hybridbetrieb kann durchgeführt werden, falls sowohl die Fahrgeschwindigkeit oberhalb der Fahrgeschwindigkeitsschwelle liegt, eine Sollantriebsleistung und/oder ein Sollantriebsdrehmoment unterhalb der fahrgeschwindigkeitsabhängigen Parallelhybridbetrieb-Schwelle liegt, als auch eine Sollantriebsleistung und/oder ein Sollantriebsdrehmoment oberhalb der Elektrischer-Betrieb-Schwelle liegt. Damit können klare Übergängen zwischen den verschiedenen Betriebsmodi definiert werden. Insbesondere kann bevorzugt der parallele Hybridbetrieb immer dann durchgeführt werden, wenn die oben genannten Bedingungen erfüllt sind. Durch Verbrauchsstudien ist ermittelt worden, dass in praktisch allen Fällen, in denen der parallele Hybridbetrieb aufgrund der Nebenbedingungen, die durch die Verbrennungskraftmaschine bedingt sind, möglich ist, der parallele Hybridbetrieb gegenüber dem seriellen Hybridbetrieb verbrauchsoptimaler und CO2-optimaler arbeitet als der serielle Hybridbetrieb. The parallel hybrid operation may be performed if both the vehicle speed is above the vehicle speed threshold, target engine power and / or target torque is below the vehicle speed dependent parallel hybrid operating threshold, and target power and / or torque are above the electrical operating threshold. This allows clear transitions between the different operating modes to be defined. In particular, the parallel hybrid operation may preferably be performed whenever the above-mentioned conditions are satisfied. Consumption studies have found that in virtually all cases where parallel hybrid operation is possible due to the constraints imposed by the internal combustion engine, parallel hybrid operation is more fuel-efficient and CO 2 -optimal than hybrid serial operation over hybrid serial operation.
Die Elektrischer-Betrieb-Schwelle kann z. B. für Fahrgeschwindigkeiten unterhalb der Fahrgeschwindigkeitsschwelle einen konstanten Wert haben, der größer sein kann als ein anderer Wert der Elektrischer-Betrieb-Schwelle für Fahrgeschwindigkeiten oberhalb der Fahrgeschwindigkeitsschwelle. Andere Ausführungsformen sind möglich. The electrical operation threshold can be z. B. for driving speeds below the vehicle speed threshold have a constant value, which may be greater than another value of the electric operation threshold for driving speeds above the vehicle speed threshold. Other embodiments are possible.
Die Parallelhybridbetrieb-Schwelle kann als Summe der Antriebsleistungen und/oder Antriebsdrehmomente gegeben sein, die maximal von der Verbrennungskraftmaschine und unter Berücksichtigung einer optional möglichen „Boost“-Unterstützung von der ersten Elektromaschine und/oder von der zweiten Elektromaschine erzeugbar sind. In anderen Ausführungsformen kann die Parallelhybrid-Schwelle als das maximal von der Verbrennungskraftmaschine erzeugbare Drehmoment gegeben sein. In anderen Ausführungsformen kann die Parallelhybridbetrieb-Schwelle als die Summe der Antriebsleistungen und/oder Antriebsdrehmomente gegeben sein, die maximal von der Verbrennungskraftmaschine und unter Berücksichtigung einer optional möglichen „Boost“-Unterstützung von der ersten Elektromaschine erzeugbar sind. The parallel hybrid operation threshold can be given as the sum of the drive powers and / or drive torques which can be generated at most by the internal combustion engine and taking into account an optionally possible "boost" support from the first electric machine and / or from the second electric machine. In other embodiments, the parallel hybrid threshold may be given as the maximum torque that can be generated by the internal combustion engine. In other embodiments, the parallel hybrid operation threshold may be given as the sum of the drive powers and / or drive torques that are maximally producible by the internal combustion engine and taking into account an optionally possible "boost" assistance from the first electric machine.
Im parallelen Hybridbetrieb können über die maximale Leistung und/oder das maximale Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine hinaus zumindest teilweise die erste Elektromaschine und/oder die zweite Elektromaschine zusätzlich zum Fahrantriebsdrehmoment und/oder zur Fahrantriebsleistung beitragen. Diese Modifikation wird auch als "Boost" bezeichnet. Damit kann der parallele Betrieb leicht zu höheren Antriebsleistungen und/oder Antriebsdrehmomenten erweitert werden. In parallel hybrid operation, in addition to the maximum power and / or the maximum torque of the internal combustion engine, at least partially the first electric machine and / or the second electric machine may additionally contribute to the traction drive torque and / or traction drive power. This modification is also called "boost". Thus, the parallel operation can be easily extended to higher drive power and / or drive torques.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, welches eine Antriebseinrichtung, die eine Verbrennungskraftmaschine, eine erste Elektromaschine, eine zweite Elektromaschine und einen Akkumulator umfasst,
wobei zum Antrieb des Hybridfahrzeuges die Antriebseinrichtung in den folgenden drei Betriebsmodi betreibbar ist:
einem rein elektrischen Betrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine bewirkt wird, während die Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet ist;
einem seriellen Hybridbetrieb, in dem das Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine bewirkt wird und die Verbrennungskraftmaschine die erste Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt;
einem parallelen Hybridbetrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der Verbrennungskraftmaschine bewirkt wird,
Dabei weist das Hybridfahrzeug ferner eine Antriebseinrichtungssteuerung auf, welche ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen auszuführen. According to a second aspect of the present invention, there is provided a hybrid vehicle including a drive device including an internal combustion engine, a first electric machine, a second electric machine, and an accumulator;
wherein for driving the hybrid vehicle, the drive means is operable in the following three modes of operation:
a purely electric operation in which a traction drive torque is effected by means of the second electric machine while the internal combustion engine is turned off;
a serial hybrid operation in which the traction drive torque is effected by the second electric machine and the internal combustion engine drives the first electric machine to generate electric power;
a parallel hybrid operation in which a traction drive torque is effected by means of the internal combustion engine,
In this case, the hybrid vehicle further comprises a drive device control, which is designed to carry out a method according to one of the preceding embodiments.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Embodiments of the present invention will now be explained with reference to the accompanying drawings. The invention is not limited to the illustrated or described embodiments.
Das in
Die Antriebseinrichtung
In dem in
In dem Hybridfahrzeug
Für einen parallelen Hybridbetrieb können Übersetzungen von der Verbrennungskraftmaschine zum Antriebsrad
Die Untersetzungen von dem Fahrmotor EM2 und dem Generator EM1 können in der Ausführungsform beispielsweise sowohl als Stirnradstufe als auch über ein (festgebremstes) Planetengetriebe umgesetzt werden. Über die Hauptkupplung K0 kann der parallele Leistungspfad (Welle
In der folgenden Tabelle 1 sind die verschiedenen Betriebsmodi aufgeführt, in denen die Antriebseinrichtung
Somit ist die Antriebseinrichtung
Über die direkte Anbindung der zweiten Elektromaschine
Während des seriellen Hybridbetriebes kann auch schon bei sehr geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten und/oder Raddrehzahlen die maximale verbrennungsmotorische Leistung zum Antrieb des Fahrzeug genutzt werden, da in diesem Fall die Hauptkupplung K0 geöffnet ist und daher die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
Bei Bedarf einer zusätzlichen Lastpunktanhebung im parallelen Betrieb kann der dafür erforderliche generatorische Betrieb zur Erzeugung von elektrischer Leistung zur Aufladung des Akkumulators wahlweise über die zweite Elektromaschine
Die Auswahl des rein elektrischen Hybridbetriebs, des seriellen Hybridbetriebs und des parallelen Hybridbetriebs kann zum Zwecke der Verbrauchsminimierung die jeweiligen Effizienzen/Wirkungsgrade der Antriebsstrang-Komponenten berücksichtigen. The selection of all-electric, hybrid, hybrid, and parallel hybrid modes may take into account the respective efficiencies of powertrain components for the purposes of fuel economy.
Das in
Im elektrischen Betrieb ist die Hauptkupplung K0 geöffnet. Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Generator EM1 stehen still (Drehzahl = Null). Die Fahranforderung wird über den elektrischen Fahrmotor EM2 mit entsprechender Entnahme einer elektrischen Leistung aus der HV-Batterie bereitgestellt. Der hybridische Fahrbetrieb ist seriell und parallel darstellbar. Im seriellen Hybridbetrieb ist die Hauptkupplung K0 geöffnet. Die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist frei einstellbar. Die mechanische Leistung der Verbrennungskraftmaschine wird über den Generator EM1 in eine elektrische Leistung gewandelt. Diese elektrische Leistung wird bei entsprechendem Bedarf zur Nachladung der HV-Batterie genutzt sowie vom Fahrmotor EM2 zur Darstellung der Fahranforderung genutzt. In electrical operation, the main clutch K0 is open. Internal combustion engine and electric generator EM1 stand still (speed = zero). The driving request is provided via the electric driving motor EM2 with corresponding removal of an electric power from the HV battery. The hybrid driving mode can be displayed serially and in parallel. In serial hybrid mode, the main clutch K0 is open. The speed of the internal combustion engine is freely adjustable. The mechanical power of the internal combustion engine is converted into an electrical power via the generator EM1. This electrical power is used in accordance with demand for recharging the HV battery and used by the drive motor EM2 to represent the driving request.
Im parallelen Hybridbetrieb ist die Hauptkupplung K0 geschlossen. Die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist über die Overdrive-Übersetzung an die Raddrehzahl gekoppelt. Die mechanische Leistung der Verbrennungskraftmaschine wird bei entsprechendem Bedarf über einen generatorischen Betrieb des elektrischen Generators EM1 zur Nachladung der HV-Batterie genutzt sowie mechanisch zur Darstellung der Fahranforderung direkt an das Rad übertragen. Im parallelen Hybridbetrieb ohne Bedarf einer zusätzlichen Lastpunktanhebung kann der Generator EM1 zur Minimierung der Schleppverluste abgekoppelt werden (mit für Fahrer akzeptabler Dynamikeinbuße, zum Bsp. GRA- und/oder ACC-Betrieb). Bei einer noch weiteren Ausführungsform kann auch die erste Kupplung
Die in
Zunächst ist in einem Verfahrensschritt
einem rein elektrischen Betrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine bewirkt wird, während die Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet ist;
einem seriellen Hybridbetrieb, in dem das Fahrantriebsdrehmoment mittels der zweiten Elektromaschine bewirkt wird und die Verbrennungskraftmaschine die erste Elektromaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt; und
einem parallelen Hybridbetrieb, in dem ein Fahrantriebsdrehmoment mittels der Verbrennungskraftmaschine bewirkt wird. First, in one
a purely electric operation in which a traction drive torque is effected by means of the second electric machine while the internal combustion engine is turned off;
a serial hybrid operation in which the traction drive torque is effected by the second electric machine and the internal combustion engine drives the first electric machine to generate electric power; and
a parallel hybrid operation in which a traction drive torque is effected by means of the internal combustion engine.
In einem weiteren Verfahrensschritt
Auf der Basis der Definition von in
Der rein elektrische Betrieb wird in Bereich
Ferner wird der rein elektrische Betrieb in Bereich
Der parallele Hybridbetrieb in dem Bereich
Der serielle Hybridbetrieb wird im Bereich
Der elektrische Betrieb ist bezüglich der maximalen Antriebsleistungsdarstellung zur Verbrauchsminimierung durch die Elektrischer-Betrieb-Schwelle
Der parallele Hybridbetrieb wird durchgeführt, sobald unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses von Verbrennungskraftmaschine
Die Herleitung einer CO2-optimierten hybridischen Betriebsstrategie erfolgt auf Basis eines Vergleichs des konventionellen, rein verbrennungsmotorischen Antriebs mit einem intermittierenden elektrisch-verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb. Dabei sind im Hybridbetrieb (seriell und/oder parallel) neben der Rekuperation, der Kraftstoffmehrverbrauch durch Lastpunktanhebung sowie der Energieeinsatz für das elektrische Fahren und die Motorstartvorgänge zu berücksichtigen. Das elektrische Fahren wird dann nur für einen energetisch sinnvollen Bereich zugelassen, für den der Gesamtwirkungsgrad trotz der mehrfachen, verlustbehafteten Energieumwandlung größer ist als im rein verbrennungsmotorischen Betrieb. The derivation of a CO 2 -optimized hybrid operating strategy is based on a comparison of the conventional, purely internal combustion engine drive with an intermittent electric-internal combustion engine driving. In hybrid operation (serial and / or parallel), besides the recuperation, the additional fuel consumption due to load point increase as well as the energy input for the electric driving and the engine starting processes must be considered. The electric driving is then permitted only for an energetically meaningful range, for which the overall efficiency, despite the multiple, lossy energy conversion is greater than in pure combustion engine operation.
Der Übergang vom elektrischen Fahrbetrieb zum hybridischen Fahrbetrieb erfolgt dann, wenn die über den Pedalwert abgeleitete Fahrerwunschantriebsleistung einen vorbestimmten Wert überschreitet. Diese zusätzlich auch von der Raddrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Leistungsschwelle wird unter Anwendung eines mathematischen Optimierungsverfahrens unter Berücksichtigung aller Antriebsstrangkomponentenwirkungsgrade für verschiedene Fahrzyklen verbrauchsoptimal bestimmt. The transition from electric driving to hybrid driving takes place when the driver input drive power derived from the pedal value exceeds a predetermined value. This additionally also dependent on the wheel speed or the vehicle speed power threshold is determined using a mathematical optimization method, taking into account all powertrain component efficiencies for different driving cycles consumption optimal.
Für das in
In parallelen Hybridbetriebszuständen ist in der Regel auch ein äquivalenter serieller Hybridbetriebszustand darstellbar. Für typische Ausführungsbeispiele zeigt sich allerdings für verschiedenartigste Fahranforderungen, dass unter Berücksichtigung aller Antriebsstrangkomponentenwirkungsgrade der serielle Betrieb zumeist eine geringere Effizienz gegenüber dem parallelen Hybridbetrieb aufweist, wie in
In seriellen Hybridbetriebszuständen ist wegen der geöffneten Hauptkupplung K0 die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine frei einstellbar. (Die Drehzahl des elektrischen Generators EM1 ist mechanisch an die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Die Drehzahl und das Drehmoment des elektrischen Fahrmotors EM2 sind mechanisch an die Raddrehzahl und an das vom Fahrer angeforderte Raddrehmoment gekoppelt.) Die mechanische Leistung der Verbrennungskraftmaschine wird über den Generator EM1 in eine elektrische Leistung gewandelt. Diese elektrische Leistung wird bei entsprechendem Bedarf zur Nachladung der HV-Batterie genutzt (Lastpunktanhebung, PLPA) sowie vom Fahrmotor EM2 zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt (PEM2,elektrisch). In serial hybrid operating states, the speed of the internal combustion engine is freely adjustable because of the open main clutch K0. (The rotational speed of the electric generator EM1 is mechanically coupled to the rotational speed of the internal combustion engine.) The rotational speed and torque of the electric traction motor EM2 are mechanically coupled to the wheel speed and to the driver requested wheel torque.) The mechanical power of the internal combustion engine is supplied via the generator EM1 converted into an electrical power. This electrical power is used as the need arises for reloading the HV battery (load point raising, P LPA) and used by the travel motor EM2 for driving the vehicle (P EM2, electrical).
Der CO2-optimierte serielle Hybridbetrieb berücksichtigt den optimalen kombinierten Wirkungsgrad aus Verbrennungskraftmaschine und elektrischem Generator EM1. In diesem CO2-optimierten seriellen Hybridbetrieb sind die Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine im Vergleich zu ihrem optimalen Wirkungsgrad typischerweise zu höheren Drehzahlen verschoben, da der elektrische Generator EM1 sein Wirkungsgradoptimum typischerweise bei höheren Drehzahlen als die Verbrennungskraftmaschine erreicht. Grundsätzlich kann zum Beispiel der folgende Zusammenhang zur Ermittlung der verbrauchsoptimalen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine im seriellen Hybridbetrieb in Abhängigkeit der geforderten Nachladeleistung in die HV-Batterie, in Abhängigkeit der geforderten elektrischen Leistung am Fahrmotor EM2 zur Darstellung der Fahranforderung sowie in Abhängigkeit der Wirkungsgrade von Verbrennungskraftmaschine und elektrischem Generator EM1 gelten:
Dabei bezeichnet
- nVKM,CO2-opt
- die CO2-optimierte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine,
- ηVKM
- den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine,
- ηEM1
- den Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine,
- PLPA
- die Lastpunkterhöhungsleistung, und
- PEM2,elektrisch
- die der zweiten Elektromaschine zugeführte elektrische Leistung.
- n VKM, CO2 opt
- the CO 2 -optimized speed of the internal combustion engine,
- η VKM
- the efficiency of the internal combustion engine,
- η EM1
- the efficiency of the first electric machine,
- P LPA
- the load point elevation performance, and
- P EM2, electric
- the electric power supplied to the second electric machine.
Die Wirkungsgrade werden dabei an der Stelle (PLPA + PEM2,elektrisch) genommen. The efficiencies are taken at the location (P LPA + P EM2, electrical ).
Um den Arbeitspunkt der Verbrennungskraftmaschine
Die Betriebspunktverstellung der Verbrennungskraftmaschine im seriellen Hybridbetrieb bei sich ändernden Fahranforderungen ist vorzugsweise entlang der Linie
Aus dem vorgestellten Verfahren zur Ausarbeitung einer CO2-optimalen Betriebsstrategie können sich bei manchen Ausführungsformen z. B. folgende grundsätzliche Richtlinien ergeben:
- • Ein EV-Betrieb kann vorzugsweise bis ca. 50 km/h und einer maximalen Antriebsleistung von ca. 15 kW erfolgen.
- • Im Hybridbetrieb kann – sofern möglich – der parallele Betrieb aufgrund seiner höheren Effizienz gegenüber dem seriellen Hybridbetrieb bevorzugt werden (hier paralleler Hybridbbetrieb ab ca. 49 km möglich mit VKM-Drehzahl >≈ 1200 U/min bei v1000,i=2,8 = 41,4 km/h).
- • Im parallelen Hybridbetrieb kann der Übergang in den seriellen Hybridbetrieb bei Drehmomentanforderungen größer VKM-Volllast oder alternativ größer Systemvolllast erfolgen.
- • Die VKM-Betriebspunktverstellung im seriellen Hybridbetrieb kann vorzugsweise entlang der Linie des optimalen kombinierten VKM-EM1-Wirkungsgrads erfolgen.
- • An EV operation can preferably take place up to approx. 50 km / h and a maximum drive power of approx. 15 kW.
- • In hybrid mode, if possible, parallel operation can be preferred because of its higher efficiency compared to serial hybrid operation (here parallel hybrid operation possible from approx. 49 km with VKM speed> ≈ 1200 rpm at v 1000, i = 2.8 = 41.4 km / h).
- • In parallel hybrid mode, the transition to serial hybrid operation may occur with torque requests greater than VKM full load or alternatively greater system full load.
- The VKM operating point adjustment in serial hybrid mode may preferably be along the line of optimum combined VKM-EM1 efficiency.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Hybridfahrzeug hybrid vehicle
- 3 3
- Antriebseinrichtung driving means
- 5 5
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- 6 6
- Antriebseinrichtungssteuerung Drive device control
- 7 7
- Zylinder cylinder
- 8 8th
- Steuersignal control signal
- 9 9
- erste Elektromaschine first electric machine
- 10 10
- Steuersignal control signal
- 11 11
- zweite Elektromaschine second electric machine
- 12 12
- Steuersignal control signal
- 13 13
- Akkumulator accumulator
- 14 14
- Steuersignal control signal
- 15 15
- Antriebsrad drive wheel
- 17 17
- Hauptkupplung K0 Main clutch K0
- 19 19
- Getriebe transmission
- 21 21
- Radantriebstrang Radantriebstrang
- 23 23
- Differenzialübersetzung differential translation
- 25 25
- Differenzial differential
- 27 27
- erste Kupplung K1 first clutch K1
- 29 29
- Übersetzungselement translation element
- 31 31
- Ausgangswelle Verbrennungskraftmaschine Output shaft internal combustion engine
- 32 32
- Eingangswelle Getriebe Input shaft gear
- 33 33
- Ausgangswelle Getriebe Output shaft gear
- 35 35
- Übersetzungselement translation element
- 37 37
- zweite Kupplung K2 second clutch K2
- 38 38
- Verfahren method
- 39 39
- Verfahrensschritt step
- 41 41
- Verfahrensschritt step
- 43 43
- Abszisse abscissa
- 45 45
- Ordinate ordinate
- 47 47
- Verbrennungskraftmaschine-Leistung Engine power
- 49 49
- Systemleistung system performance
- 51 51
- Verbrennungskraftmaschine-Drehmoment Engine torque
- 53 53
- Systemdrehmoment system torque
- 55 55
- Abszisse abscissa
- 57 57
- Ordinate ordinate
- 59, 60 59, 60
- Bereiche rein elektrischen Betriebs Areas of pure electrical operation
- 61 61
- Bereich serieller Hybridbetrieb Range of hybrid serial operation
- 63 63
- Bereich paralleler Hybridbetrieb Area parallel hybrid operation
- 64 64
- Fahrwiderstand bei Konstantgeschwindigkeitsfahrt Travel resistance at constant speed travel
- 65 65
- Fahrgeschwindigkeitsschwelle Speed Threshold
- 67 67
- Elektrischer-Betrieb-Schwelle Electrical operating threshold
- 68 68
- weitere Elektrischer-Betrieb-Schwelle additional electrical operation threshold
- 69 69
- Parallelhybridbetrieb-Schwelle Parallel hybrid mode threshold
- 71 71
- maximale Ausgangsleistung der Verbrennungskraftmaschine maximum output of the internal combustion engine
- 73 73
- Boost-Bereich Boost area
- 75 75
- obere Grenze für den seriellen Hybridbetrieb upper limit for serial hybrid operation
- 77 77
- Fläche bzgl. paralleler Hybridbetrieb Surface regarding parallel hybrid operation
- 79 79
- Fläche bzgl. serieller hybridbetrieb Area for serial hybrid operation
- 81 81
- Abszisse abscissa
- 83 83
- Ordinate ordinate
- 85 85
- Spezifischer-Verbrauch-Isolinien Specific consumption isolines
- 87 87
- Leistung-Isolinien Power isolines
- 89 89
- Kurve verbrauchsoptimalen Wirkungsgrads der Verbrennungskraftmaschine Curve consumption optimal efficiency of the internal combustion engine
- 91 91
- Arbeitspunktkurve Working point curve
- 93 93
- Arbeitspunkt working
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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