AT512023A1 - Verfahren zum betreiben eines stromerzeugungsaggregates - Google Patents

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AT512023A1 ATA1486/2011A AT14862011A AT512023A1 AT 512023 A1 AT512023 A1 AT 512023A1 AT 14862011 A AT14862011 A AT 14862011A AT 512023 A1 AT512023 A1 AT 512023A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Stromerzeugungsaggregates, insbesondere eines Range Extenders zur Reichweitenausdehnung, in einem Fahrzeug, wobei das Stromerzeugungsaggregat zumindest eine Brennkraftmaschine und einen elektrischen Generator aufweist. Um die Reichweite des Fahrzeuges zu erhöhen, ist vorgesehen, dass das Stromerzeugungsaggregat in Abhängigkeit zumindest eines Schall- und/ oder Schwingungsparameters (S), vorzugsweise des Schallpegels im Fahrzeuginnenraum und/oder in der Fahrzeugumgebung, betrieben wird.

Description

1 56256 «· ··· ·· ·· · »
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stromerzeugungsaggregates, insbesondere eines Range Extenders zur Reichweitenausdehnung, in einem Fahrzeug, wobei das Stromerzeugungsaggregat zumindest eine Brennkraftmaschine und einen elektrischen Generator aufweist.
Range Extender werden bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt, um deren Rechweite zu vergrößern. Die WO 2005/082663 Al offenbart ein tragbares Stromaggregat für Elektrofahrzeuge, welches dazu ausgebildet ist, die Reichweite des Elektrofahrzeuges auszudehnen.
Aus den Veröffentlichungen US 2008/0122228 Al, US 6,876,098 B, US 7,456,509 B und DE 196 33 194 Al ist es bekannt, die Brennkraftmaschine mit mehreren Lastpunkten zu betreiben, wobei die Lastpunkte abhängig vom Ladezustand und von der Lastanforderung sind.
Die US 7,096,098 B, EP 1,428,712 Bl offenbart die Lehre, einen Lastpunkt der Brennkraftmaschine eines Serienhybridantriebes nach gewissen Gesichtspunkten, wie Minimierung des Kraftstoffverbrauches, des Fahrzeuggeräusches, des Verschleißes oder der Emissionen, oder Maximierung der Fahrzeug-Leistung auszulegen.
Die EP 830 968 Al offenbart eine Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, einem Verbrennungsmotor mit Generator und einem elektrischen Energiespeicher, wobei die Brennkraftmaschine während Betriebszustandsänderungen durch bestimmte ausgewählte Lastpunkte im Brennkraftmaschinen-Kennlinienfeld geführt wird, die hinsichtlich eines Betriebsparameters, insbesondere hinsichtlich minimalem Kraftstoffverbrauch, minimaler Schadstoffemission, minimaler Geräuschentwicklung und/oder bestmöglicher Motorschonung optimal sind.
Aus Akustikgründen wird bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten der Range Extender in einem akustisch optimierten Niedrig-Lastpunkt betrieben. Dieser Lastpunkt weist allerdings im allgemeinen einen ungünstigen Wirkungsgrad und somit keinen optimalen Kraftstoffverbrauch des Range Extenders auf, so dass die gesamte Reichweite des Fahrzeuges verringert wird. 2
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zg vernieiflepju?iiJ*dje*··’ • · ··» Φ· ·· · 9
Gesamtreichweite des Fahrzeuges zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Stromerzeugungsaggregat in Abhängigkeit zumindest eines Schall- und/ oder Schwingungsparameters betrieben wird, wobei vorzugsweise zumindest ein Lastpunkt des Stromerzeugungsaggregates in Abhängigkeit des Schall- und/oder Schwingungsparameters ausgewählt wird.
Der Schall- und/ oder Schwingungsparameter kann über eine Geräuschpegelmessung, beispielsweise eine Innengeräusch-, eine Außengeräuscheine Schalldruckmessung, etwa in den Seitentüren des Fahrzeuges, oder eine Körperschallmessung über Klopfsensoren durchgeführt werden. Weiters ist es möglich, Schwingungsmessungen jeglicher Art zur Ermittlung des Schwingungsparameters durchzuführen.
In weitere Ausführung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, das der Schallund/ oder Schwingungsparameter über eine Rechenmodell aus zumindest einem Betriebsparameter und/ oder einer anderen physikalischen Messgröße abgeleitet wird.
Bei der Ermittlung des Lastpunktes des Stromerzeugungsaggregates werden Nebengeräusche, wie Radio, Kühlerlüfter, Straßenbelag, Umgebungsgeräusche, etc. berücksichtigt. Treten bei niedrigen Geschwindigkeiten zusätzliche Geräusche auf, die die geschwindigkeitsabhängigen Fahrzeuggeräusche übersteigen, ist eine höhere Leistung bzw. ein Betrieb bei einem niedrigeren Verbrauch erlaubt.
Dadurch, dass das Stromerzeugungsaggregat in Betriebsbereichen mit höherem Wirkungsgrad betrieben werden kann, kann eine deutliche Effizienzsteigerung des Fahrzeuges und damit eine Erweiterung der Gesamtreichweite realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Stromerzeugungsaggregat unterhalb eines ersten Schwellwertes des Schall- und/oder Schwingungsparameters an einem erstem Lastpunkt, vorzugsweise mit einer ersten Drehzahl, und bei Überschreiten des ersten Schwellwertes an einem zweiten Lastpunkt, vorzugsweise mit einer zweiten Drehzahl, betrieben wird, wobei die Last am zweiten Lastpunkt bzw. die zweite Drehzahl größer ist als die Last am ersten Lastpunkt bzw. die erste Drehzahl. Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass das Stromerzeugungsaggregat 3 oberhalb eines zweiten Schwellwertes des Schall- :. *. **:* **: ·♦ ··· *· t· · m
Schwingungsparameters an einem dritten Lastpunkt, vorzugsweise mit einer dritten Drehzahl, betrieben wird, wobei die Last am dritten Lastpunkt bzw. die dritte Drehzahl größer ist als die Last am zweiten Lastpunkt bzw. die zweite Drehzahl (gestufter Lastpunktbetrieb).
Um zu häufige Umschalvorgänge zwischen verschiedenen Lastpunkten des Stromerzeugungsaggregates zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn das Umschalten zwischen zwei Lastpunkten nur dann erfolgt, wenn die Überschreitung des entsprechenden Schwellwertes für eine definierte Mindestzeitdauer anhält.
Alternativ zu einem gestuften Lastpunktbetrieb kann vorgesehen sein, dass der Lastpunkt des Stromerzeugungsaggregates kontinuierlich in Abhängigkeit des Schall- und/oder Schwingungsparameters geregelt wird, wobei vorzugsweise die Drehzahl des Stromerzeugungsaggregates mit dem Schall- und/oder Schwingungsparameters korreliert. Um auch hier zu häufiges Umschalten zwischen verschiedenen Lastpunkten zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass eine Veränderung des Lastpunktes des Stromerzeugungsaggregates erst erfolgt, wenn eine Änderung des Schall- und/oder Schwingungsparameters einen definierte Mindeständerung überschreitet und/oder die Änderung des Schall- und/oder Schwingungsparameters für eine definierte Mindestzeitdauer anhält.
Die Erfindung wird im folgenden Anhand der Fig. näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine diskontinuierliche Lastpunktnachführung und Fig. 2 eine diskontinuierliche Lastpunktnachführung des Stromerzeugungsaggregates, in Abhängigkeit eines Schall- und/oder Schwingungsparameters
Das Stromerzeugungsaggregat wird zur Reichweitenausdehnung des elektrisch betriebenen Fahrzeuges beispielsweise unterhalb eines definierten Ladungszustandes der Batterie aktiviert.
Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in welchem einerseits ein beispielsweise durch den der Schallpegel gebildeter Schall- oder Schwingungsparameter S, beispielsweise des Innengeräusches des Fahrzeuges, andererseits die Last L bzw. die Drehzahl n des Stromerzeugungsaggregates n über der Zeit t aufgetragen ist. Deutlich ist zu erkennen, dass die Last L und/oder die Drehzahl n in diskreten Schritten an den 4
Schallpegel im Fahrzeug angepasst wird. Dies ermöglichtes, das*. **:* ··· ♦ ♦ ····* ·« · ·
Stromerzeugungsaggregat zu jedem Zeitpunkt in einem der jeweiligen Situationen angepassten optimalen Wirkungsgrad zu betreiben, um den Kraftstoffverbrauch des Stromerzeugungsaggregates zu minimieren.
Kontinuierlich oder Diskontinuierlich wird zumindest ein Schall- und/ oder Schwingungsparameter S, beispielsweise der Schallpegel im Fahrzeuginnenraum und/oder in der Fahrzeugumgebung, ermittelt. Die Ermittlung des Schall- und/ oder Schwingungsparameters S kann durch zumindest eine Innengeräuschmessung, eine Außengeräuschmessung, eine Schalldruckmessung - etwa im Bereich zumindest einer Seitentüre des Fahrzeuges - eine Körperschallmessung und/oder eine Schwingungsmessung erfolgen. Es ist aber auch möglich, den Schall- und/ oder Schwingungsparameter S indirekt zu bestimmen und beispielsweise über ein Rechenmodell aus anderen physikalischen Größen abzuleiten.
Im in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind erste und zweite Schwellwerte Si und S2für den Schall- und/ oder Schwingungsparameter S definiert. Es können aber auch mehr oder weniger Schwellwerte vorgesehen sein. Unterhalb des ersten Schwellwertes Si des Schallpegels wird das Stromerzeugungsaggregat dabei an einem ersten Lastpunkt mit der Last Li bzw. der Drehzahl m betrieben. Steigt der Schallpegel beispielsweise im Innenraum des Fahrzeuges über den ersten Schwellwert Si an, so kann das Stromerzeugungsaggregat an einem zweiten Lastpunkt mit erhöhter Last L2 bzw. Drehzahl n2 und besserem Wirkungsgrad, aber höherer Schallabstrahlung, betrieben werden. Steigt der Schallpegel weiter über einen zweiten Schwellwert S2 an, so ist es möglich, das Stromerzeugungsaggregat in einen dritten Lastpunkt mit noch höherer Last L3 bzw. Drehzahl n3 umzuschalten, in welchem das Stromerzeugungsaggregat mit optimalem Wirkungsgrad und somit minimalem spezifischem Kraftstoffverbrauch betrieben werden kann. Durch das hohe Niveau des Schallpegels im Innenraum wird die erhöhte Schallemission des Stromerzeugungsaggregates im dritten Lastpunkt überlagert. Analoges gilt für das Rückschalten aus Lastpunkten mit höherer Last bzw. Drehzahl in einen Lastpunkt mit niedrigerer Last bzw. Drehzahl.
Um zu häufiges Umschalten zwischen verschiedenen Lastpunkten des Stromerzeugungsaggregates zu vermeiden, erfolgt ein Umschalten vorteilhafterweise nur dann, wenn die Überschreitung des ersten bzw. zweiten 5 Φ· · ·· ·«··· · *♦···· · t ·
Schwellwertes Su S2 eine definierte Mindestzeitdaiier&t prjiäit. D^clgrdijkann das II ··· ·· II · »
Stromerzeugungsaggregat optimal ohne Komfortverlust für die Insassen betrieben werden.
Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten gestuften Lastpunktnachführung kann der Lastpunkt des Stromerzeugungsaggregates auch kontinuierlich in Abhängigkeit des Schall- und/oder Schwingungsparameters S geregelt werde, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Um zu häufige Lastpunktänderungen zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass eine Regelung des Lastpunktes erst durchgeführt wird, wenn die Änderung des Schall-/oder Schwingungsparameters eine definierte Mindeständerung AS überschreitet und/oder eine definierte Mindestdauer At anhält.

Claims (14)

  1. 6 PATENTANSPRÜCHE....... 1. Verfahren zum Betreiben eines Stromerzeugungsaggregates, insbesondere eines Range Extenders zur Reichweitenausdehnung, in einem Fahrzeug, wobei das Stromerzeugungsaggregat zumindest eine Brennkraftmaschine und einen elektrischen Generator aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromerzeugungsaggregat in Abhängigkeit zumindest eines Schall- und/ oder Schwingungsparameters (S), vorzugsweise des Schallpegels im Fahrzeuginnenraum und/oder in der Fahrzeugumgebung, betrieben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lastpunkt des Stromerzeugungsaggregates in Abhängigkeit des Schall-und/oder Schwingungsparameters (S) ausgewählt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- und/ oder Schwingungsparameters (S) durch zumindest eine Innengeräuschmessung innerhalb des Fahrzeuges ermittelt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- und/ oder Schwingungsparameter (S) durch zumindest eine Außengeräuschmessung ermittelt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- und/ oder Schwingungsparameter (S) durch zumindest eine Schalldruckmessung, vorzugsweise in zumindest einer Seitentüre des Fahrzeuges, ermittelt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- und/ oder Schwingungsparameter (S) durch zumindest eine Körperschallmessung, vorzugsweise Klopfsensoren, ermittelt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- und/ oder Schwingungsparameter (S) durch zumindest eine Schwingungsmessung ermittelt wird. 7 • · · · * φ··· · « ····«* · » «
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, jJajlufcfi gQk^nrpef^hnet, ·· ··· ♦· φφ · φ dass der Schall- und/ oder Schwingungsparameter (S) über eine Rechenmodell aus zumindest einem Betriebsparameter und/ oder einer anderen physikalischen Messgröße abgeleitet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromerzeugungsaggregat unterhalb eines ersten Schwellwertes (Si) des Schall- und/oder Schwingungsparameters (S) an einem erstem Lastpunkt, vorzugsweise mit einer ersten Drehzahl (ni), und bei Überschreiten des ersten Schwellwertes (Si) an einem zweiten Lastpunkt, vorzugsweise mit einer zweiten Drehzahl (n2), betrieben wird, wobei die Last am zweiten Lastpunkt bzw. die zweite Drehzahl (n2) größer ist als die Last am ersten Lastpunkt bzw. die erste Drehzahl (ni).
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromerzeugungsaggregat oberhalb eines zweiten Schwellwertes (S2) des Schall- und/oder Schwingungsparameters an einem dritten Lastpunkt, vorzugsweise mit einer dritten Drehzahl (n3), betrieben wird, wobei die Last am dritten Lastpunkt bzw. die dritte Drehzahl (n3) größer ist als die Last am zweiten Lastpunkt bzw. die zweite Drehzahl (n2).
  11. 11. Verfahren nach Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten zwischen zwei Lastpunkten nur dann erfolgt, wenn die Überschreitung des entsprechenden Schwellwertes (Si, S2) für eine definierte Mindestzeitdauer (At) anhält.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastpunkt des Stromerzeugungsaggregates kontinuierlich in Abhängigkeit des Schall- und/oder Schwingungsparameters (S) geregelt wird, wobei vorzugsweise die Drehzahl des Stromerzeugungsaggregates mit dem Schall- und/oder Schwingungsparameters korreliert.
  13. 13. Verfahren nach Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung des Lastpunktes des Stromerzeugungsaggregates erst erfolgt, wenn eine Änderung des Schall- und/oder Schwingungsparameters (S) einen definierte Mindeständerung (AS) überschreitet. 8 *· · · · * « #· · , ·*#· · ·
  14. 14. Verfahren nach Ansprüche 12 oder 13, daduiich* eine Veränderung des Lastpunktes des Stromerzeugungsaggregates erst erfolgt, wenn die Änderung des Schall- und/oder Schwingungsparameters (S) für eine definierte Mindestzeitdauer (At) anhält. 2011 10 13 Fu/St Patorsta rcA'rt 1i
    Dipi.-Ing. ufei. fJkibad Babahik A-1150 Wiv.n, MJifSih.üfdr OOrt-äi J;A·· ί+Λ:·3 t; ' ¢::.¾ trifir»!; fi'j:sv/77). -
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