AT512023B1 - Verfahren zum betreiben eines stromerzeugungsaggregates - Google Patents

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AT512023B1 ATA1486/2011A AT14862011A AT512023B1 AT 512023 B1 AT512023 B1 AT 512023B1 AT 14862011 A AT14862011 A AT 14862011A AT 512023 B1 AT512023 B1 AT 512023B1
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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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stromerzeugungsaggregates,insbesondere eines Range Extenders, in einem Fahrzeug, wobei das Stromerzeugungsaggre¬gat zumindest eine Brennkraftmaschine und einen elektrischen Generator aufweist.
[0002] Range Extender werden bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt, um derenReichweite zu vergrößern. Die WO 2005/082663 A1 offenbart ein tragbares Stromaggregat fürElektrofahrzeuge, welches dazu ausgebildet ist, die Reichweite des Elektrofahrzeuges auszu¬dehnen.
[0003] Aus den Veröffentlichungen US 2008/0122228 A1, US 6,876,098 B, US 7,456,509 Bund DE 196 33 194 A1 ist es bekannt, die Brennkraftmaschine mit mehreren Lastpunkten zubetreiben, wobei die Lastpunkte abhängig vom Ladezustand und von der Lastanforderung sind.
[0004] Die US 7,096,098 B, EP 1,428,712 B1 offenbart die Lehre, einen Lastpunkt der Brenn¬kraftmaschine eines Serienhybridantriebes nach gewissen Gesichtspunkten, wie Minimierungdes Kraftstoffverbrauches, des Fahrzeuggeräusches, des Verschleißes oder der Emissionen,oder Maximierung der Fahrzeug-Leistung auszulegen.
[0005] Die EP 830 968 A1 offenbart ein Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, einem Ver¬brennungsmotor mit Generator und einem elektrischen Energiespeicher, wobei die Brennkraft¬maschine während Betriebszustandsänderungen durch bestimmte ausgewählte Lastpunkte imBrennkraftmaschinen-Kennlinienfeld geführt wird, die hinsichtlich eines Betriebsparameters,insbesondere hinsichtlich minimalem Kraftstoffverbrauch, minimaler Schadstoffemission, mini¬maler Geräuschentwicklung und/oder bestmöglicher Motorschonung optimal sind.
[0006] Aus Akustikgründen wird bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten der Range Extenderin einem akustisch optimierten Niedrig-Lastpunkt betrieben. Dieser Lastpunkt weist allerdings imallgemeinen einen ungünstigen Wirkungsgrad und somit keinen optimalen Kraftstoffverbrauchdes Range Extenders auf, so dass die gesamte Reichweite des Fahrzeuges verringert wird.
[0007] Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und die Gesamtreich¬weite des Fahrzeuges zu erhöhen.
[0008] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Stromerzeugungsaggregat inAbhängigkeit zumindest eines Schall- und/oder Schwingungsparameters betrieben wird, wobeivorzugsweise zumindest ein Lastpunkt des Stromerzeugungsaggregates in Abhängigkeit desSchall- und/oder Schwingungsparameters ausgewählt wird.
[0009] Der Schall- und/oder Schwingungsparameter kann über eine Geräuschpegelmessung,beispielsweise eine Innengeräusch-, eine Außengeräusch- eine Schalldruckmessung, etwa inden Seitentüren des Fahrzeuges, oder eine Körperschallmessung über Klopfsensoren durchge¬führt werden. Weiters ist es möglich, Schwingungsmessungen jeglicher Art zur Ermittlung desSchwingungsparameters durchzuführen.
[0010] In weiterer Ausführung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, das der Schall-und/oder Schwingungsparameter über ein Rechenmodell aus zumindest einem Betriebspara¬meter und/oder einer anderen physikalischen Messgröße abgeleitet wird.
[0011] Bei der Ermittlung des Lastpunktes des Stromerzeugungsaggregates werden Nebenge¬räusche, wie Radio, Kühlerlüfter, Straßenbelag, Umgebungsgeräusche, etc. berücksichtigt.Treten bei niedrigen Geschwindigkeiten zusätzliche Geräusche auf, die die geschwindigkeits¬abhängigen Fahrzeuggeräusche übersteigen, ist eine höhere Leistung bzw. ein Betrieb beieinem niedrigeren Verbrauch erlaubt.
[0012] Dadurch, dass das Stromerzeugungsaggregat in Betriebsbereichen mit höherem Wir¬kungsgrad betrieben werden kann, kann eine deutliche Effizienzsteigerung des Fahrzeuges unddamit eine Erweiterung der Gesamtreichweite realisiert werden.
[0013] 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 aneinem zweiten Lastpunkt, vorzugsweise mit einer zweiten Drehzahl, betrieben wird, wobei dieLast am zweiten Lastpunkt bzw. die zweite Drehzahl größer ist als die Last am ersten Lastpunktbzw. die erste Drehzahl. Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass das Stromerzeugungsag¬gregat oberhalb eines zweiten Schwellwertes des Schall- und/oder Schwingungsparameters aneinem dritten Lastpunkt, vorzugsweise mit einer dritten Drehzahl, betrieben wird, wobei die Lastam dritten Lastpunkt bzw. die dritte Drehzahl größer ist als die Last am zweiten Lastpunkt bzw.die zweite Drehzahl (gestufter Lastpunktbetrieb).
[0014] Um zu häufige Umschaltvorgänge zwischen verschiedenen Lastpunkten des Stromer¬zeugungsaggregates zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn das Umschalten zwischen zweiLastpunkten nur dann erfolgt, wenn die Überschreitung des entsprechenden Schwellwertes füreine definierte Mindestzeitdauer anhält.
[0015] Alternativ zu einem gestuften Lastpunktbetrieb kann vorgesehen sein, dass der Last¬punkt des Stromerzeugungsaggregates kontinuierlich in Abhängigkeit des Schall- und/oderSchwingungsparameters geregelt wird, wobei vorzugsweise die Drehzahl des Stromerzeu¬gungsaggregates mit dem Schall- und/oder Schwingungsparameter korreliert. Um auch hier zuhäufiges Umschalten zwischen verschiedenen Lastpunkten zu vermeiden, kann vorgesehensein, dass eine Veränderung des Lastpunktes des Stromerzeugungsaggregates erst erfolgt,wenn eine Änderung des Schall- und/oder Schwingungsparameters einen definierte Mindestän¬derung überschreitet und/oder die Änderung des Schall- und/oder Schwingungsparameters füreine definierte Mindestzeitdauer anhält.
[0016] Die Erfindung wird im folgenden Anhand der Fig. näher erläutert.
[0017] Die Fig. 1 zeigt eine diskontinuierliche Lastpunktnachführung und Fig. 2 eine diskontinu¬ierliche Lastpunktnachführung des Stromerzeugungsaggregates, in Abhängigkeit eines Schall-und/oder Schwingungsparameters.
[0018] Das Stromerzeugungsaggregat wird zur Reichweitenausdehnung des elektrisch betrie¬benen Fahrzeuges beispielsweise unterhalb eines definierten Ladungszustandes der Batterieaktiviert.
[0019] Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in welchem einerseits ein beispielsweise durch den derSchallpegel gebildeter Schall- oder Schwingungsparameter S, beispielsweise des Innengeräu¬sches des Fahrzeuges, andererseits die Last L bzw. die Drehzahl n des Stromerzeugungsag¬gregates n über der Zeit t aufgetragen ist. Deutlich ist zu erkennen, dass die Last L und/oder dieDrehzahl n in diskreten Schritten an den Schallpegel im Fahrzeug angepasst wird. Dies ermög¬licht es, das Stromerzeugungsaggregat zu jedem Zeitpunkt in einem der jeweiligen Situationenangepassten optimalen Wirkungsgrad zu betreiben, um den Kraftstoffverbrauch des Stromer¬zeugungsaggregates zu minimieren.
[0020] Kontinuierlich oder diskontinuierlich wird zumindest ein Schall- und/oder Schwingungs¬parameter S, beispielsweise der Schallpegel im Fahrzeuginnenraum und/oder in der Fahr¬zeugumgebung, ermittelt. Die Ermittlung des Schall- und/oder Schwingungsparameters S kanndurch zumindest eine Innengeräuschmessung, eine Außengeräuschmessung, eine Schall¬druckmessung - etwa im Bereich zumindest einer Seitentüre des Fahrzeuges - eine Körper¬schallmessung und/oder eine Schwingungsmessung erfolgen. Es ist aber auch möglich, denSchall- und/oder Schwingungsparameter S indirekt zu bestimmen und beispielsweise über einRechenmodell aus anderen physikalischen Größen abzuleiten.
[0021] Im in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind erste und zweite Schwellwerte Siund S2für den Schall- und/oder Schwingungsparameter S definiert. Es können aber auch mehroder weniger Schwellwerte vorgesehen sein. Unterhalb des ersten Schwellwertes Si desSchallpegels wird das Stromerzeugungsaggregat dabei an einem ersten Lastpunkt mit der LastLi bzw. der Drehzahl n^ betrieben. Steigt der Schallpegel beispielsweise im Innenraum desFahrzeuges 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 einenzweiten Schwellwert S2 an, so ist es möglich, das Stromerzeugungsaggregat in einen drittenLastpunkt mit noch höherer Last L3 bzw. Drehzahl n3 umzuschalten, in welchem das Stromer¬zeugungsaggregat mit optimalem Wirkungsgrad und somit minimalem spezifischem Kraftstoff¬verbrauch betrieben werden kann. Durch das hohe Niveau des Schallpegels im Innenraum wirddie erhöhte Schallemission des Stromerzeugungsaggregates im dritten Lastpunkt überlagert.Analoges gilt für das Rückschalten aus Lastpunkten mit höherer Last bzw. Drehzahl in einenLastpunkt mit niedrigerer Last bzw. Drehzahl.
[0022] Um zu häufiges Umschalten zwischen verschiedenen Lastpunkten des Stromerzeu¬gungsaggregates zu vermeiden, erfolgt ein Umschalten vorteilhafterweise nur dann, wenn dieÜberschreitung des ersten bzw. zweiten Schwellwertes Si, S2 eine definierte MindestzeitdauerAt anhält. Dadurch kann das Stromerzeugungsaggregat optimal ohne Komfortverlust für dieInsassen betrieben werden.
[0023] Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten gestuften Lastpunktnachführung kann der Last¬punkt des Stromerzeugungsaggregates auch kontinuierlich in Abhängigkeit des Schall-und/oder Schwingungsparameters S geregelt werde, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Um zu häufigeLastpunktänderungen zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass eine Regelung des Lastpunk¬tes erst durchgeführt wird, wenn die Änderung des Schall-/oder Schwingungsparameters einedefinierte Mindeständerung AS überschreitet und/oder eine definierte Mindestdauer At anhält.

Claims (14)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Betreiben eines Stromerzeugungsaggregates, insbesondere eines RangeExtenders, in einem Fahrzeug, wobei das Stromerzeugungsaggregat zumindest eineBrennkraftmaschine und einen elektrischen Generator aufweist, dadurch gekennzeich¬net, dass das Stromerzeugungsaggregat in Abhängigkeit zumindest eines Schall- und/oderSchwingungsparameters (S), vorzugsweise des Schallpegels im Fahrzeuginnenraumund/oder in der Fahrzeugumgebung, betrieben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lastpunkt desStromerzeugungsaggregates in Abhängigkeit des Schall- und/oder Schwingungsparame¬ters (S) ausgewählt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- und/oderSchwingungsparameter (S) durch zumindest eine Innengeräuschmessung innerhalb desFahrzeuges 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 ermit¬telt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall-und/oder Schwingungsparameter (S) durch zumindest eine Schalldruckmessung, vorzugs¬weise 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, vor¬zugsweise 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 ermitteltwird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall-und/oder Schwingungsparameter (S) über ein Rechenmodell aus zumindest einem Be¬triebsparameter und/oder einer anderen physikalischen Messgröße abgeleitet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strom¬erzeugungsaggregat unterhalb eines ersten Schwellwertes (Si) des Schall- und/oderSchwingungsparameters (S) an einem erstem Lastpunkt, vorzugsweise mit einer erstenDrehzahl (ni), und bei Überschreiten des ersten Schwellwertes (Si) an einem zweitenLastpunkt, vorzugsweise mit einer zweiten Drehzahl (n2), betrieben wird, wobei die Last amzweiten Lastpunkt bzw. die zweite Drehzahl (n2) größer ist als die Last am ersten Lastpunktbzw. die erste Drehzahl Οή).
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromerzeugungsaggre¬gat oberhalb eines zweiten Schwellwertes (S2) des Schall- und/oder Schwingungsparame¬ters an einem dritten Lastpunkt, vorzugsweise mit einer dritten Drehzahl (n3), betriebenwird, wobei die Last am dritten Lastpunkt bzw. die dritte Drehzahl (n3) größer ist als dieLast am zweiten Lastpunkt bzw. die zweite Drehzahl (n2).
  11. 11. Verfahren nach Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltenzwischen zwei Lastpunkten nur dann erfolgt, wenn die Überschreitung des entsprechendenSchwellwertes (Si, S2) für eine definierte Mindestzeitdauer (At) anhält.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Last¬punkt des Stromerzeugungsaggregates kontinuierlich in Abhängigkeit des Schall- und/oderSchwingungsparameters (S) geregelt wird, wobei vorzugsweise die Drehzahl des Stromer¬zeugungsaggregates mit dem Schall- und/oder Schwingungsparameter korreliert.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung desLastpunktes des Stromerzeugungsaggregates erst erfolgt, wenn eine Änderung des Schall-und/oder Schwingungsparameters (S) eine definierte Mindeständerung (AS) überschreitet.
  14. 14. Verfahren nach Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderungdes Lastpunktes des Stromerzeugungsaggregates erst erfolgt, wenn die Änderung desSchall- und/oder Schwingungsparameters (S) für eine definierte Mindestzeitdauer (At) an¬hält. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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