AT512244B1 - Verfahren zur verwaltung elektrischer energie in einem fahrzeug - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung der Erzeugung elektrischer Energie in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor (ICE), der mit einem Startergenerator (SG) gekoppelt ist. Die vom Startergenerator (SG) erzeugte Energie in einem Startenergiespeicher (ES) einspeicherbar. Das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Soll-Energieniveaus (ED) des Startenergiespeichers (ES) abhängig von wenigstens einem Fahrbetriebszustand und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs), wobei das lst-Energieniveau (EC) des Startenergiespeichers (ES) dem Soll-Energieniveau (ED) nachgeführt wird; Ändern des Soll-Energieniveaus (ED) im Fahrbetriebszustand Fahren, so dass es kleiner als ein für den Start des Verbrennungsmotors ausreichendes Startfähigkeits-Energieniveau (EDStart) ist; Ändern des Soll-Energieniveaus (ED) im Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb derart, dass es gleich dem oder größer als das Startfähigkeits-Energieniveau (EDStart) ist, so dass im Fahrbetriebszustand Stopp das lst-Energieniveau (EC) des Startenergiespeichers (ES) wenigstens dem Startfähigkeits-Energieniveau (EDStart) entspricht.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR VERWALTUNG ELEKTRISCHER ENERGIE IN EINEM FAHRZEUGGEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Erzeugungelektrischer Energie in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, der mit einem Startergeneratorgekoppelt ist, wobei die vom Startergenerator erzeugte Energie in einem Startenergiespeichereinspeicherbar ist, wobei ein Soll-Energieniveau des Startenergiespeichers abhängig von we¬nigstens einem Fahrbetriebszustand und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird,wobei das Ist-Energieniveau des Startenergiespeichers dem Soll-Energieniveau nachgeführtwird, mit folgenden Schritten: [0002] · Ändern des Soll-Energieniveaus (ED) im Fahrbetriebszustand Fahren, so dass es kleiner als ein Bezugsenergieniveau ist, [0003] · Ändern des Soll-Energieniveaus (ED) im Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schub¬ betrieb derart, dass es gleich dem oder größer als das Bezugsenergieniveau ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0004] Der Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs wird herkömmlich mit einem konventionellenEinspur-Starter ("Anlasser") gestartet. In neuerer Zeit gibt es auch Vorschläge, zum Starteneine elektrische Maschine zu verwenden, die als Generator und Motor betrieben werden kann.Der Starter wird von einem Energiespeicher gespeist. Er kann den Verbrennungsmotor nurstarten, wenn die Energie im Energiespeicher zum Start des Verbrennungsmotors ausreicht.Die zum Start benötigte Energiemenge ist dabei jeweils nicht etwa ein konstanter Wert, sondernkann beispielsweise von der Außentemperatur abhängig sein.

[0005] Nach dem Start wird der Energiespeicher üblicherweise durch einen Generator (bei demes sich um einen gesonderten Generator oder die dann generatorisch betriebene elektrischeMaschine handeln kann) wieder geladen. Der Generator deckt auch den Bedarf während deslaufenden Betriebs. Erhöht sich nun der Energiebedarf im Fahrzeug, beispielsweise durchEinschalten der Klimaanlage, Heizung, und/oder einen anderer großen elektrischer Verbrau¬cher, liefert der Generator entsprechend mehr elektrische Leistung, soweit der Bedarf noch imRahmen seiner Nominalleistung liegt. Im allgemeinen ist hierdurch sichergestellt, dass diegespeicherte Energie für den nächsten Start des Verbrennungsmotors mit der elektrischenMaschine genügt.

[0006] Aus der EP 1257036 A2 ist es bekannt, den Ladevorgang eines elektrischen Energie¬speichers eines Kraftfahrzeugs so zu steuern, dass sich dessen Ladezustand zwischen einerzum Starten des Verbrennungsmotors ausreichender Mindestladung und einer Maximalladungbefindet; und andere Entnahmen aus dem Energiespeicher als diejenige zum Starten des Mo¬tors unterbunden werden, wenn der Ladezustand des Kondensators niedriger als die zum Star¬ten ausreichende Mindestladung sein sollte.

[0007] Die EP 1136311 A2 betrifft ein Hybridfahrzeug, dessen Generator den Verbrennungs¬motor unter Entnahme elektrischer Energie aus einem Energiespeicher antriebsmäßig unter¬stützen kann. Der Ladungszustand des Energiespeichers wird abhängig vom Fahrzustandprädiziert. Der Ladungssollwert des Energiespeichers wird in Abhängigkeit von dem prädiziertenWert eingestellt. EP 0933245 A2 betrifft ein Steuersystem zum Steuern eines Hybridfahrzeugs.Das Hybridfahrzeug hat einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor zum antriebsmäßigenUnterstützen des Verbrennungsmotors und zur Bremsenergierekuperation, einen Energiespei¬cher für die vom Elektromotor erzeugten Energie, ein Restkapazitätserfassungsmittel für denEnergiespeicher und ein Verzögerungsregenerativsteuermittel zum Ermitteln eines zu rekupe-rierenden Energiebetrags. Das Verzögerungssteuermittel berechnet den zu rekuperierendenEnergiebetrag basierend auf einem Basisbetrag und einem Zunahmekorrekturkoeffizienten, wobei der Basisbetrag zunimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher wird. Der Zunahme-korrekturkoefffizient ist abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Restkapazität desEnergiespeichers.

[0008] Die DE 100 42 414 A1 beschreibt ein System zum Betreiben von elektrischen Traktions¬komponenten in einem mit einer Brennkraftmaschine und wenigstens einer Elektromaschineausgestatteten Kraftfahrzeug. Das System weist zumindest eine Batterie und zumindest einenFlochleistungskondensator auf. Die Ladung des Flochleistungskondensators aus der Batterieund die Rückführung von in dem Hochleistungskondensator gespeicherter elektrischer Energiein die Batterie erfolgt in Abhängigkeit des Ladezustandes des Hochleistungskondensators undin Abhängigkeit wenigstens einer eine bevorstehende Energiebereitstellung oder einen bevor¬stehenden Energiebedarf der Elektromaschine ankündigenden Kenngröße.

[0009] Die EP 1 247 979 A2 beschreibt ein System zur Speicherung von elektrischer Energie,sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Energiespeichersystems für ein Kraftfahr¬zeug. Dabei wird die Arbeitsspannung einer Steuereinrichtung von der momentanen Geschwin¬digkeit des Fahrzeuges abhängig gemacht. Bei hoher Geschwindigkeit werden die Kondensa¬torspeicher auf einer niedrigen Arbeitsspannung gehalten. Bei Unterschreitung einer bestimm¬ten Grenzgeschwindigkeit wird die Arbeitsspannung auf einem Wert nahe der bei der momen¬tanen Temperatur maximal zulässigen Spannung eingestellt, damit für das Starten des Ver¬brennungsmotors und/oderden Beschleunigungsvorgang genug Energie zur Verfügung steht.

[0010] Aus der DE 103 05 058 B3 ist eine Energieversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz bekannt, welche einen Starter-Generator, eine Leistungselektronik, mindestens eineBatterie, mindestens einen dynamischen Energiespeicher und einen DC/DC-Wandler aufweist.Über eine Steuereinrichtung wird die Energieentnahme bzw. Energiezufuhr von/zu den Ener¬giespeicher und/oder der Batterie bedarfsgerecht gesteuert.

[0011] Weiters offenbart die EP 1 676 738 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrei¬ben eines Hybridenergiespeichers in einem Fahrzeug mit einem Hybridantriebssystem. Dabeiwerden mittels eines Steuergerätes Betriebsparameter des Hybridantriebssystems und dynami¬sche Parameter des Hybridenergiespeichers erfasst. Das Steuergerät bewirkt in Abhängigkeitvon mindestens einem Betriebsparameter und den dynamischen Parametern ein Absenkeneiner Spannung eines Kondensatorspeichers auf ein Spannungsniveau einer Batterie und einSchließen eines Schalters, so dass die Batterie über die elektrische Verbindung über den ge¬schlossenen Schalter aufgeladen wird. Vor einem Starten des Hybridantriebssystems ist in demKondensatorspeicher eine Energiemenge gespeichert, die ausreicht, um die Elektromaschinemotorisch zu betreiben und hierdurch den Verbrennungsmotors zu starten. Ist die im Kondensa¬tor gespeicherte Energiemenge hierfür nicht ausreichend, so kann vor dem Starten Energie ausder Batterie in den Kondensatorspeicher übertragen werden oder ein Teil der zum Starten desVerbrennungsmotors benötigten Energie aus der Batterie entnommen werden.

[0012] Aus der DE 10 2006 034 933 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsbekannt, wobei der Sollladezustand der Fahrzeugbatterie in Abhängigkeit von der ermitteltenFahrzeuggeschwindigkeit definiert wird. Dabei ergibt sich, dass der Sollladezustand umsogeringer ist, je schneller das Fahrzeug fährt. Ein Lastanhebungsbetrieb bei höheren Geschwin¬digkeiten wird auf diese Weise vermieden. Die kinetische Energie wird erst beim Verzögern desFahrzeuges zurückgewonnen. Die DE 10 2006 034 933 A1 beschreibt, dass das Solienergieni¬veau im Fährbetrieb verringert wird, so dass es kleiner als ein Bezugsniveau wird. Weiters gehtaus dieser Veröffentlichung hervor, dass das Soll-Energieniveau im Bremsbetrieb geändertwird, dass es gleich oder größer als den Bezugsniveau ist. Die DE 10 2006 034 933 A1 gibtaber keinen Hinweis darauf, dass dieses Bezugsniveau einem für den Start des Verbren¬nungsmotors ausreichenden Startfähigkeitsenergieniveau zugeordnet wird.

[0013] Die DE 10 2007 002 272 A1 beschreibt ein Verfahren zu Betreiben eines KFZ- Genera¬tors, wobei ein im Bord netz angeschlossener Zusatz-Energiespeicher in unterschiedlichenFahrzuständen in verschiedenen Betriebsarten betrieben wird. Im ersten Fährbetrieb wird derZusatz-Energiespeicher möglichst stark geladen, was beispielsweise durch Rekuperation im

Schubbetrieb erfolgt. Der Zusatz-Energiespeicher wird in Stoppphasen genutzt, um elektrischeVerbraucher mit elektrischer Leistung zu versorgen. In der zweiten Betriebsart wird der Zusatz-Energiespeicher derart betrieben, dass die elektrischen Verbraucher bereits im Fährbetrieb ausdem Zusatz-Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgt werden. Das Neuaufladen desZusatz-Energiespeichers erfolgt in der nächsten Schubphase.

[0014] Die DE 10 2007 002 272 A1 gibt keinen Hinweis, dass der Zusatz-Energiespeicher zumStarten des Verbrennungsmotors verwendet wird. Neben dem Zusatz-Energiespeicher ist eineBatterie zur Bereitstellung einer Netzspannung von 14 Volt vorgesehen, welche Steuergeräteund Zündanlage mit Energie versorgt und möglicherweise auch zum Starten des Verbren¬nungsmotors verwendet wird. Somit geht auch aus der DE 10 2007 002 272 A1 nicht explizithervor, dass das Sollenergieniveau im Betriebszustand Fahren kleiner als ein für den Start desVerbrennungsmotors ausreichendes Startenergieniveau ist.

[0015] Aus keiner der Druckschriften ist es somit bekannt, dass das Sollenergieniveau im Fahr¬betriebszustand Fahren so geändert wird, dass es kleiner als ein für den Start des Verbren¬nungsmotors ausreichendes Startfähigkeitsenergieniveau ist, und dass das Sollenergieniveauim Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb derart geändert wird, dass es gleich demoder größer als das Startfähigkeitsniveau ist, so dass im Fahrbetriebszustand Stopp das Ist-Energieniveau des Startenergiespeichers wenigstens dem Startfähigkeitsenergieniveau ent¬spricht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0016] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Erzeugung elektri¬scher Energie in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem Startergenera¬tor gekoppelt ist. Die vom Startergenerator erzeugte elektrische Energie ist in einem Startener¬giespeicher einspeicherbar. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Soll-Energieniveausdes Startenergiespeichers, das von einem Fahrbetriebszustand oder der Fahrzeuggeschwin¬digkeit abhängig ist, wobei das Ist-Energieniveau des Startenergiespeichers dem Soll-Energieniveau nachgeführt wird; das Ändern des Soll-Energieniveaus im FahrbetriebszustandFahren, so das es ein Startfähigkeits-Energieniveau des Startenergiespeichers unterschreitet,welches für den Start des Verbrennungsmotors ausreicht; das Ändern des Soll-Energieniveausim Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb, so dass es gleich dem oder größer alsdas Startfähigkeits-Energieniveau des Startenergiespeichers ist, so dass im Fahrbetriebszu¬stand Stopp das Ist-Energieniveau des Startenergiespeichers wenigstens dem Startfähigkeits-Energieniveau entspricht.

[0017] Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugsenergieniveau einen für denStart des Verbrennungsmotors ausreichendem Startfähigkeits-Energieniveau zugeordnet wird,wobei im Fahrbetriebszustand Stopp das Ist-Energieniveau des Startenergiespeichers wenigs¬tens dem Startfähigkeits-Energieniveau entspricht, und dass das Soll-Energieniveau des Star¬tenergiespeichers das Startfähigkeits-Energieniveau im Fahrbetriebszustand Fahren wenigerunterschreitet, als es das Startfähigkeits-Energieniveau bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeitim Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb überschreitet.

[0018] Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den ab¬hängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung allge¬meiner Art und bevorzugter Ausführungsbeispiele.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0019] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme aufdie beigefügte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: [0020] Fig. 1 eine schematische Darstellung der relevanten Fahrzeugkomponenten; [0021] Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm für die Steuerung des Betriebs des Starter¬ generators und die Steuerung des Energieaustausches zwischen einem Star¬tenergiespeicher und einem Energiespeicher des Fahrzeugs; [0022] Fig. 3 das Soll-Energieniveau des Startenergiespeichers für verschiedene Fahrbe¬ triebszustände abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit; [0023] Fig. 3A die zeitliche Abhängigkeit des Soll-Energieniveaus des Startenergiespeichers aus Fig.3 für eine beispielhafte Fahrt; [0024] Fig. 4 einen Energiefluss aus dem Startenergiespeicher in den Energiespeicher; [0025] Fig. 5 ein schematisches Diagramm zur Bestimmung der Zielspannung beim Energie¬ austausch aus Fig. 4; [0026] Fig. 6 das Energieniveau des Startenergiespeichers während einer anderen beispiel¬ haften Fahrt in zeitlicher Abhängigkeit; [0027] Fig. 7 einen Energiefluss vom Startergenerator zum Startenergiespeicher bzw. Ener¬ giespeicher; [0028] Fig. 8 einen Energiefluss aus dem Energiespeicher in den Startenergiespeicher; [0029] Fig. 9 einen Start des Verbrennungsmotors mit Energiespeisung des Startergenera¬ tors aus dem Startenergiespeicher; [0030] Fig. 10 einen Start des Verbrennungsmotors mit (zusätzlicher) Energiespeisung des

Startergenerators aus dem Energiespeicher; und [0031] Fig. 11 ein schematisches Diagramm zur Bestimmung der Ladeenergie des Startener¬ giespeichers.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

[0032] Fig. 1 zeigt schematisch die Architektur eines Fahrzeugs mit den für die vorliegendeErfindung relevanten Komponenten. Vor einer detaillierten Beschreibung der Fig. 1 und derkonkreten Ausführungsbeispiele werden zunächst einige allgemeine Aspekte der Erfindung undihrer Ausgestaltungen und Weiterbildungen erläutert.

[0033] Verfahren zur Steuerung der Erzeugung elektrischer Energie in einem Fahrzeug werdenallgemein auch als "Energiemanagement" bezeichnet. Ein wesentlicher Aspekt des Energiema¬nagements liegt in der Erzeugung und Verwaltung derjenigen Energie, die eine elektrischeMaschine - der sog. Startergenerator - für das Starten des Verbrennungsmotors benötigt. Hier¬bei ist sicherzustellen, dass in einem entsprechenden Startenergiespeicher zumindest die fürden Startvorgang benötigte elektrische Energie verfügbar ist.

[0034] Der Startergenerator ist als elektrischer Motor, als Generator oder im Leerlaufbetrieb(sog. "Standby-Betrieb") betreibbar. Die im generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Ener¬gie wird im Startenergiespeicher gespeichert. Beim Start des Verbrennungsmotors mit Hilfe desStartergenerators entnimmt der Startergenerator im motorischen Betrieb dem Startenergiespei¬cher dort gespeicherte Energie. Der Startenergiespeicher kann ein Hochleistungsenergiespei¬cher, bspw. ein Hochleistungskondensator sein.

[0035] Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Energiemanagement steuert dieErzeugung, die Speicherung und den Verbrauch der elektrischen Energie im Fahrzeug derart,so im Startenergiespeicher bei Stopp bzw. Starts des Fahrzeugs das Energieniveau zumindestdem Energieniveau entspricht, das für ein Starten des Verbrennungsmotors durch den Starter¬generator - dem sog. Startfähigkeits- Energieniveau nötig ist. Damit wird sichergestellt, dassjeder Start des Verbrennungsmotors mit einer definierten Leistung erfolgt. Allerdings wurdeerkannt, dass es nicht notwendig ist, eine zumindest dem Startfähigkeitsniveau entsprechendeEnergie auch während der gesamten Fahrtdauer eines Kraftfahrzeugs vorzuhalten. Da währendBrems- und Schubbetriebphasen dem Fahrzeug kinetische Energie entnommen wird, ist es möglich, den Startenergiespeicher in regenerativer Weise mit dieser Energie aufzufLilien. Wäh¬rend der Fahrt lässt sich daher die im Startenergiespeicher gehaltene Energie anderweitigverwenden, so dass nicht nur eine Verbesserung der Startenergieerzeugung, sondern auch desEnergieeinsatzes im Fahrzeug insgesamt möglich ist.

[0036] Die Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie wird erfindungsgemäß so gesteu¬ert, dass das Energiemanagement ein Soll-Energieniveau für den Startenergiespeicher vorgibt.Dieses Soll-Energieniveau entspricht im Sinne einer Zielfunktion oder Vorgabe derjenigenEnergie, die im Startenergiespeicher eingespeichert anzustreben ist. Das tatsächlich im Star¬tenergiespeicher vorhandene Energieniveau, das sog. Ist-Energieniveau, wird entsprechenddem Soll-Energieniveau nachgeführt. Hierzu werden beide, Soll- und Ist-Energieniveau bei¬spielsweise kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten miteinander verglichen. Die dafür not¬wendige Ermittlung des Ist-Energieniveaus oder Soll-Energieniveaus erfolgt beispielsweisedurch Messung des Spannungspegels des Startenergiespeichers.

[0037] Liegt das Ist-Energieniveau unter dem vom Energiemanagement vorgegebenen Soll-Energieniveau, wird der Startergenerator als Generator betrieben und erzeugt elektrische Ener¬gie, die im Startenergiespeicher speicherbar ist und dort eingespeichert wird. Das Ist-Energieniveau wird damit erhöht und so dem höheren Soll- Energieniveau nachgeführt.

[0038] Liegt umgekehrt das Energieniveau im Startenergiespeicher höher als das Soll-Energie¬niveau, wird der Startergenerator im Leerlaufbetrieb betrieben und erzeugt demgemäß keineelektrische Energie. Die Energiemenge, die der Differenz zwischen Energieniveau und Soll-Energieniveau entspricht, steht grundsätzlich für andere Zwecke zur Verfügung. Sie wird bei¬spielsweise in einen (weiteren) Energiespeicher für den Betrieb des Bordnetzes des Fahrzeugsausgespeichert. Ebenfalls ist grundsätzlich denkbar, dass der Startenergiespeicher direkt ande¬re Verbraucher des Fahrzeugbordnetzes mit Energie versorgt. Sinkt das Ist-Energieniveau imStartenergiespeicher erneut unter das vom Energiemanagement vorgegebene Soll-Energie¬niveaus (nämlich durch Heraufsetzen des Soll-Energieniveaus, oder auch durch etwaiges tat¬sächliches Absinken des Ist-Energieniveaus), wechselt der Startergenerator wiederum in denGeneratorbetrieb und erzeugt elektrische Energie. Diese wird in den Startenergiespeicher ein¬gespeichert und führt somit zum Anstieg des Ist-Energieniveaus.

[0039] Erfindungsgemäß hängt das Soll-Energieniveau zumindest vom Fahrbetriebszustandund/oder von der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Die Fahrbetriebszustände hängen im Allgemei¬nen von den Positionen von Brems, Gas und Kupplungspedal, von der Fahrzeuggeschwindig¬keit (Geschwindigkeit = 0, Geschwindigkeit > 0 oder größer als weitere, vorbestimmte Ge¬schwindigkeitswerte, bspw. >100 km/h) und der Rotorgeschwindigkeit des Startergeneratorsab. Darüber hinaus ist es auch denkbar, die Fahrbetriebszustände in Abhängigkeit von derStellung der Drosselklappe des Verbrennungsmotors, von Beschleunigungssensoren, Brems¬drucksensoren und/oder Getriebesensoren festzustellen. Folgende Fahrbetriebszustände sinddefinierbar: [0040] Aus: der Verbrennungsmotor ist abgeschaltet; [0041] Stopp: der Verbrennungsmotor wird abgeschaltet; [0042] Start: der Verbrennungsmotor wird gestartet; [0043] Leerlauf: der Verbrennungsmotor läuft und das Getriebe des Fahrzeugs ist in

Leerlaufstellung, der Kraftschluss zwischen Verbrennungsmotor undAntriebsachse ist also getrennt; [0044] Fahren: das Fahrzeug fährt mit konstanter Geschwindigkeit oder beschleu¬ nigt; [0045] Bremsen: die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird durch Betätigung einer

Bremsvorrichtung vermindert; [0046] Schubbetrieb: der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs wird im Schubbetrieb betrie¬ ben, der Kraftschluss zwischen Verbrennungsmotor und Antriebsach¬se ist also nicht getrennt, während die Geschwindigkeit des Fahr¬zeugs ohne Betätigung der Bremsvorrichtung vermindert wird.

[0047] Im Fahrbetriebszustand Start wird der Verbrennungsmotor gestartet. Dazu wird bei¬spielsweise das Fahrpedal und bei eingelegtem Gang des Getriebes auch das Kupplungspedal(sofern es sich bei dem Fahrzeug nicht mit einem Automatikgetriebe ausgestattet ist) betätigt.Der Zustand Start dauert solange an, bis der Verbrennungsmotor die nominelle Leerlaufdreh¬zahl erreicht.

[0048] I m Fahrbetriebszustand Stopp wird der Verbrennungsmotor gerade ausgeschaltet. Dazuwird der Startergenerator mit maximalem Drehmoment auf den Verbrennungsmotor geschaltetum die Drehzahl des Verbrennungsmotors so schnell und schwingungsarm wie möglich auf nullzu führen. Dieser Ausschaltvorgang kann zudem durch das gezielte Ansteuern der Drossel¬klappe positiv beeinflusst werden.

[0049] In den Fahrbetriebszuständen Leerlauf, Fahren, Bremsen und Schubbetrieb läuft derVerbrennungsmotor autark und stabil. Er darf mechanischen Belastungen unterworfen werden.

[0050] Im Fahrbetriebszustand Leerlauf läuft der Verbrennungsmotor ohne Antriebslast und esist beispielsweise kein Gang des Getriebes des Fahrzeugs eingelegt, so dass der Kraftschlusszwischen Verbrennungsmotor und Antriebsachse getrennt ist.

[0051] I m Fahrbetriebszustand Fahren bewegt sich das Fahrzeug beschleunigt oder mit gleich¬bleibender Geschwindigkeit. Das Betätigen des Fahrpedals oder eine automatische Geschwin¬digkeitsregelung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht oder unverändert belassen. DasBremspedal ist nicht betätigt. Das Kupplungspedal wird betätigt, um den Getriebegang zu ver¬ändern.

[0052] Im Fahrbetriebszustand Bremsen wird das Fahrzeug durch Betätigen des Bremspedalsabgebremst. Das Bremspedal wird entweder bis zum endgültigen Stopp des Fahrzeugs betätigtoder bereits vor dem Stillstand des Fahrzeugs wieder zurück in Nullstellung gebracht.

[0053] Im Fahrbetriebszustand Schubbetrieb wird weder das Bremspedal noch das Fahrpedalbetätigt. Die Motorsteuerung steuert den Verbrennungsmotor so, dass ihm keine oder nur eineminimale Kraftstoffmenge zugeführt und keine Antriebskraft erzeugt wird.

[0054] Im Fahrbetriebszustand Aus ist der Verbrennungsmotor vollständig abgeschaltet.Brems- bzw. Kupplungspedal sind beispielsweise in Nullstellung oder vollständig durchge¬drückt.

[0055] Dem vorliegenden Energiemanagement liegt die Annahme zugrunde, dass der Fahrbe¬triebszustand Bremsen oder Schubbetrieb üblicherweise auf den Fahrbetriebszustand Fahrenfolgt. Auf die Fahrbetriebszustände Bremsen oder Schubbetrieb schließt sich der Fahrbetriebs¬zustand Stopp oder erneut der Fahrbetriebszustand Fahren an. Davon abgesehen existieren imtatsächlichen Betrieb des Fahrzeugs weitere Folgen und Wechsel der o.g. Fahrbetriebszustän¬de wie etwa Aus -> Start, Start -> Leerlauf, Leerlauf -> Stopp, Stopp -> Aus usw., die vorliegendnicht näher betrachtet werden.

[0056] Allgemein geht die Erfindung davon aus, dass im Fahrbetriebszustand Fahren kinetischeEnergie des Fahrzeugs in den Startenergiespeicher einspeicherbar ist und demnach sein Ist-Energieniveau reduziert und frei verwendbar für andere Zwecke wird. In den FahrzuständenBremsen und Schubbetrieb wird diese Einspeicherung in den Startenergiespeicher dann tat¬sächlich durchgeführt, so dass bei einem etwaigen Stopp des Fahrzeugs das Ist-Energieniveaudes Startenergiespeichers zumindest dem vordefinierten Startfähigkeits-Energieniveau ent¬spricht.

[0057] Diese Anpassung des Ist-Energieniveaus wird erfindungsgemäß durch die Zielfunktiondes Soll-Energieniveaus erreicht. Diese ist derart gestaltet, dass das Soll-Energieniveaus inSituationen, in denen der Startenergiespeicher bis zu einem Stopp des Fahrzeugs noch durch

Umwandlung von kinetischer Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie auffüllbar ist (näm¬lich im Fahrbetriebszustand Fahren und/oder bei Bewegen des Fahrzeugs mit einer bestimmtenGeschwindigkeit), das Sollenergieniveau auf einen vergleichsweise niedrigen Wert gesetzt wird.Das Ist-Energieniveau wird dann aufgrund der Nachführung nicht weiter erhöht und ggf. - z.B.bei anderweitigem Energiebedarf im Fahrzeug - reduziert. Es kann dabei vorgesehen sein, dasses ein minimal zulässiges Energieniveau des Startenergiespeichers nicht unterschreitet.

[0058] Bei Verringerung der im Fahrzeug verfügbaren kinetischen Energie, d.h. beim Bremsenoder Schubbetrieb und sich damit verringernder Fahrzeuggeschwindigkeit, wird das Soll-Energieniveau erhöht, und zwar zumindest auf den Wert des Startfähigkeits-Energieniveausdes Startenergiespeichers oder auf einen höheren Wert. Es kann vorgesehen sein, dass es einmaximal zulässiges Energieniveau des Startenergiespeichers nicht überschreitet.

[0059] Die Energiedifferenz zwischen Soll-Energieniveau und Startfähigkeits-Energieniveau imFahrbetriebszustand Fahren ist vorzugsweise so gewählt, dass sie durch das Erhöhen des Soll-Energieniveaus und dem entsprechenden Nachführen des Ist-Energieniveaus in den Fahrbe¬triebszuständen Bremsen und Schubbetrieb zumindest wieder ausgeglichen werden kann.Durch Einspeichern von Energie liegt die im Startenergiespeicher gespeicherte Energie dann inden Fahrbetriebszuständen Stopp bzw. Start wenigstens auf dem Startfähigkeits-Energieni¬veau. Hierzu entspricht beispielsweise jeweils bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit die Diffe¬renz zwischen Startfähigkeits-Energieniveau und Soll-Energieniveau im FahrbetriebszustandFahren der Differenz zwischen Soll-Energieniveau und Startfähigkeits-Energieniveau im Fahr¬betriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb. Mit anderen Worten liegt das Soll-Energieniveaufür eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit im Fahrbetriebszustand Fahren bspw. um den gleichenBetrag unter dem Startfähigkeits-Energieniveau wie es im Fahrbetriebszustand Bremsen oderSchubbetrieb darüber liegt. Somit wird sichergestellt, dass die Rückgewinnung von Energiewährend des Bremens oder im Schubbetrieb die zuvor während des Fahrens entnommeneEnergie wieder ausgleicht. Alternativ ist erstgenannte Differenz kleiner als die zweitgenannte,wodurch das Ist-Energieniveau während des Fahrens weniger stark absinkt als es während desBremsens oder im Schubbetrieb erhöht wird.

[0060] Durch eine derartige Variation des Ist-Energieniveaus mit Hilfe der Zielvorgabe des Soll-Energieniveaus wird eine auf den Fahrbetriebszustand und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeitangepasste Energiereserve im Startenergiespeicher gehalten. In Zeiten verfügbarer kinetischerEnergie wird die Energiereserve nicht erhöht, sondern ggf. reduziert und für andere Zweckeverwendet. In Zeiten schwindender kinetischer Energie wird sichergestellt, dass bei einemStopp des Fahrzeugs die notwendige Energiereserve für das (Wieder-)Starten des Fahrzeugsaufgebaut und vorhanden ist. Dies gewährleistet eine effiziente Energieerzeugung, -Speiche¬rung und -Verwendung. Insbesondere ist es durch die regenerative Nutzung der kinetischenFahrzeugenergie im Allgemeinen nicht notwendig, den Startenergiespeicher unter zusätzlichemVerbrauch von Kraftstoff aufzuladen.

[0061] Würde die Energie im Startenergiespeicher wie im Stand der Technik stets auf demStartfähigkeits-Energieniveau gehalten, wäre zudem bei Beginn des FahrbetriebszustandsBremsen oder Schubbetrieb nur sehr viel weniger freie Kapazität im Startenergiespeicher vor¬handen, die dazu benutzt werden könnte beispielsweise Rekuperationsenergie in den Star¬tenergiespeicher einzuspeichern. Je stärker das Soll-Energieniveau des Startenergiespeichersunterhalb dessen Startfähigkeits-Energieniveau liegt, umso effizienter ist die Energieausbeute.Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, ist es möglich die beim Bremsen oder Schubbetriebrekuperierte Energie größtenteils oder gar vollständig im Startenergiespeicher abzuspeichern.Somit wird ein großer Anteil der vom Startergenerator erzeugten Energie eingespeichert; die imStartenergiespeicher gespeicherte Energie ist dann für Startvorgänge oder Bordnetzverbrau-cher nutzbar.

[0062] Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es zudem, bei Bedarf auch aufeinanderfol¬gende Starts durch den aus dem Startenergiespeicher gespeisten Startergenerator durchzufüh¬ren. Dies ist dann der Fall, wenn die Speicherkapazität des Startenergiespeichers und das

Startfähigkeits-Energieniveau so bemessen sind, dass sie für mehrere aufeinanderfolgendeStarts des Verbrennungsmotors ausreichen.

[0063] Dem beschriebenen Startfähigkeits-Energieniveau kommt insbesondere dann einezentrale Rolle zu, wenn das Fahrzeug über eine Start/Stopp-Automatik verfügt. Dementspre¬chend ist bei manchen Ausgestaltungen das Fahrzeug mit einer Start/Stopp-Automatik ausge¬rüstet. In diesem Fall wird der automatische Start oder Wiederstart des Verbrennungsmotors mitdem Startergenerator ausgeführt. Die dazu benötigte Energie wird dem Startenergiespeicherentnommen. Bei manchen Fortbildungen der Erfindung wird der Kaltstart des Verbrennungsmo¬tors mit einem konventionellen Starter durchgeführt, der aus dem genannten weiteren Energie¬speicher gespeist wird. Bei anderen Ausprägungen erfolgt dagegen auch der Kaltstart mit Hilfedes Startergenerators und der im Startenergiespeicher vorgehaltenen Energie.

[0064] Bei manchen Ausgestaltungen der Erfindung wird das Soll-Energieniveau auch inner¬halb eines Fahrbetriebszustands variiert, und zwar in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwin¬digkeit. So wird es beispielsweise in einigen Ausführungen derart gesteuert, dass es im Fahrbe¬triebszustand Fahren das Startfähigkeits-Energieniveau mit zunehmender Fahrzeuggeschwin¬digkeit nicht nur unterschreitet, sondern mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit umsoniedriger gesetzt wird. Dabei kann es bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen definiertenMinimalwert einnehmen, der beispielsweise einem minimal zulässigen Energieniveau des Star¬tenergiespeichers entspricht.

[0065] Bei manchen Ausprägungen der Erfindung ist die Funktion des Soll-Energieniveaus sodefiniert, dass es für manche Bereiche der Fahrzeuggeschwindigkeit schneller hoch- oderheruntergesetzt wird als für andere Fahrzeuggeschwindigkeiten. Mit anderen Worten, eineÄnderung des Soll-Energieniveaus erfolgt je nach Fahrzeuggeschwindigkeit schneller oderlangsamer; der Gradient des Soll-Energieniveaus variiert in Abhängigkeit von der Fahrzeugge¬schwindigkeit.

[0066] Für die Fahrbetriebszustände Fahren, Bremsen und Schubbetrieb sind bei manchenAusgestaltungen Teilbereiche oder -zustände definiert. Das Soll-Energieniveau des Startener¬giespeichers wird in diesen Teilbereichen unterschiedlich gesteuert. Die genannten Teilbereicheoder -zustände lassen sich vor allem in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit definieren.Das Soll-Energieniveau wird dadurch in definierten Fahrzeuggeschwindigkeitskorridoren inbestimmter Weise gesteuert, beispielsweise auf einen jeweils innerhalb eines Korridors kon¬stanten, diskreten Wert gesetzt. Alternativ nimmt es innerhalb eines Korridors mit einer festge¬legten Steigung zu oder ab. Beispielsweise wird das Soll-Energieniveau für einen Teilbereichmit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit (z.B. 10-30 km/h) auf das Startfähigkeits-Energieniveaubestimmt, während es für Teilbereiche mit mittlerer Geschwindigkeit (z.B. 30-60 km/h) auf einenWert unter dem Startfähigkeits-Energieniveau gesetzt wird.

[0067] Bei anderen Ausgestaltungen ist das Soll-Energieniveau auch unabhängig vom Fahrbe¬triebszustand für Teilbereiche oder -abschnitte der Fahrzeuggeschwindigkeit abschnittsweisedefiniert. Innerhalb dieser Teilbereiche wird es wiederum jeweils auf einen festen Wert oder aufvon der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Werte gesetzt.

[0068] Bei manchen Ausgestaltungen wird Energie zwischen dem Startenergiespeicher undeinem weiteren Energiespeicher ausgetauscht. Bei diesem weiteren Energiespeicher handelt essich beispielsweise um den Speicher des Bordnetzwerks (im Folgenden wird mit "Energiespei¬cher" der weitere Energiespeicher bezeichnet, während mit "Startenergiespeicher" derjenigeSpeicher benannt wird, aus dem der Startergenerator - im Allgemeinen beim Start des Verbren¬nungsmotors - gespeist wird). Dieser Energiespeicher ist ein Energiepufferspeicher oder Akku¬mulator. Der Energiefluss zwischen den beiden Speichern ist bidirektional. Vom Startenergie¬speicher in den Energiespeicher ausgespeicherte Energie wird - beispielsweise von elektri¬schen Verbrauchern des Fahrzeugbordnetzes - verbraucht. Andererseits wird bei Bedarf auchEnergie vom Energiespeicher zurück in den Startenergiespeicher abgespeichert.

[0069] In manchen Ausprägungen der Erfindung umfasst das Nachführen des Ist-Energie- niveaus des Startenergiespeichers in dem Fall, dass es über dem Soll- Energieniveau liegt (alsobspw. im Fahrbetriebszustand Fahren oder bei ansteigender Fahrgeschwindigkeit) den Betriebdes Startergenerators im Leerlauf. So wird der Startenergiespeicher nicht (weiter) aufgeladen,sondern verbleibt zumindest auf dem jeweils aktuellen Energieniveau.

[0070] Bei weiteren Ausgestaltungen umfasst das Nachführen im beschriebenen Fall zudemeinen Transfer von im Startenergiespeicher gespeicherter Energie in den Energiespeicher. Dieim Startenergiespeicher gespeicherte Energie wird dadurch reduziert. Der Energietransfererfolgt beispielsweise solange, bis das Ist-Energieniveau an das Soll-Energieniveau angegli¬chen ist.

[0071] Bei manchen Ausführungen wird bei dem Ausspeichern vom Startenergiespeicher inden Energiespeicher auch der Ladezustand des Energiespeichers berücksichtigt.

[0072] Der Energietransfer erfolgt beispielsweise nur in dem Fall, in dem der Energiespeichernicht voll geladen ist. Zudem wird nur so viel Energie ausgespeichert, bis der Energiespeichervollständig geladen ist, auch wenn das Ist-Energieniveau das Soll-Energieniveau noch nichterreicht hat. Das Nachführen des Ist-Energieniveaus führt also nicht notwendigerweise dazu,dass es auf die Vorgabe des Soll-Energieniveaus absinkt. Vielmehr kann das Nachführen beieinem niedrigeren Soll-Energieniveau auch lediglich darin bestehen, das Ist-Energieniveaunicht weiter zu steigern.

[0073] Das beanspruchte Verfahren (Energiemanagement) wird in einer Steuereinrichtung desFahrzeugs implementiert. Sie ist in manchen Ausgestaltungen sowohl für die Steuerung desStartenergiespeichers, des weiteren Energiespeichers als auch für die Start/Stopp-Automatikoder für andere Steuerungen zuständig. Bei anderen Ausführungen ist eine separate Steuerein¬richtung vorgesehen, die speziell für die Steuerung des hierin beschriebenen Energiemanage¬ment (also die Energieerzeugung durch den Startergenerator, die Einspeicherung in den Star¬tenergiespeicher, das Bestimmen des Soll-Energieniveaus und das Nachführen des Ist-Energieniveaus) verantwortlich ist. Die Steuereinrichtung umfasst einen Computer, z.B. in Formeines Mikrocontrollers. Das Verfahren selbst ist vorzugsweise in Form von Software, d.h. einesin einem dem Computer zugeordneten nicht-flüchtigen Speicher gespeicherten Computerpro¬gramms bereitgestellt, welches durch den Computer ausgeführt wird. Das in den Vorrichtungs¬ansprüchen genannte „Eingerichtetsein“ der Steuereinrichtung zur Durchführung des durchVerfahrensschritte definierten Verfahrens bedeutet also z.B., dass der Computer so program¬miert ist, dass er bei Ausführung des genannten Computerprogramms die besagten Verfah¬rensschritte durchführt bzw. veranlasst. Das so definierte Fahrzeug unterscheidet sich zumin¬dest durch diese besondere Programmierung (d.h. Speicherung des besonderen Computerpro¬gramms) von hardwaremäßig gleichen Fahrzeugen, deren Steuereinrichtung jedoch nicht zurDurchführung des besagten Verfahrens eingerichtet, also nicht hierzu programmiert ist (d.h.nicht das besondere Computerprogramm gespeichert hat).

[0074] In manchen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs handelt es sich dabeium ein Hybridfahrzeug, d.h. ein Fahrzeug sowohl mit Verbrennungs- und Elektromotor. Dabeisind unterschiedliche Varianten eines Hybridfahrzeugs umfasst. Bei einem "echten" Hybridfahr¬zeug dient nicht nur der Verbrennungsmotor, sondern auch der Elektromotor dem direktenAntrieb des Fahrzeugs. Bei einem "unechten" Hybridfahrzeug wird der Elektromotor dagegennur zur Unterstützung des Verbrennungsmotors verwendet, eine direkte Kraftübertragung vomElektromotor auf die Antriebsachse des Fahrzeugs findet nicht statt. Bei anderen Ausprägungenist das Fahrzeug kein Hybridfahrzeug, sondern weist lediglich einen Verbrennungsmotor, aberkeinen Elektromotor für seinen Antrieb auf.

[0075] Nun zurückkehrend zu Fig. 1, zeigt diese beispielhaft ein Fahrzeug mit einem Verbren¬nungsmotor ICE (= Internal Combustion Engine) als Antriebskraft. Die Antriebskraft des Ver¬brennungsmotors ICE wird über eine Kupplung C (= Clutch) und ein Getriebe MT (ManualTransmission) auf die Räder W (Wheels) des Fahrzeugs übertragen.

[0076] Der Verbrennungsmotor ICE wird von einer Motorsteuerung ECU (Engine Control Unit) gesteuert. Zwischen Motorsteuerung ECU und Verbrennungsmotor ICE findet ein Austausch I/O(Input/Output) von steuerungsrelevanten Daten statt. Die zur Steuerung des Verbrennungsmo¬tors ICE benötigten Daten werden an der Motorsteuerung ECU bereitgestellt, beispielsweisevon einem CAN-Bus. Über diesen werden auch Daten von anderen Komponenten des Fahr¬zeugs, sowie von einer Steuereinrichtung HCU (Hybrid Control Unit) transportiert. Während inFig. 1 die Motorsteuerung ECU und die Steuereinrichtung HCU als getrennte Einheiten darge¬stellt sind, ist es ebenfalls denkbar, die Funktionen beider in einer gemeinsamen Einheit, einemgemeinsamen Fahrzeugcontroller, zusammenzufassen.

[0077] Die Steuereinrichtung HCU steuert einen Startergenerator SG, einen Gleichrichter PI(Power Inverter), einen DC/DC-Wandler DCC (Direct Current Converter) und weitere Kompo¬nenten des Fahrzeugs. In einem Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren, dasEnergiemanagement, in der Steuereinrichtung HCU implementiert. Die Steuereinrichtung HCUstellt auch Hybridfunktionen des Fahrzeugs zur Verfügung, beispielsweise die Erzeugung vonRekuperationsenergie beim Bremsen des Fahrzeugs, Start oder Stopp des Verbrennungsmo¬tors, Start/Stopp-Automatik, Bremsmomentregelung für den Startergenerator SG, etc.

[0078] Der Startergenerator SG ist eine elektrische Maschine und ist mit dem Verbrennungsmo¬tor ICE gekoppelt FEAD (Front Engine Accessory Drive). Der Startergenerator SG ist beispiels¬weise ein Riemen-Startergenerator, der über einem Riemen als Kopplung FEAD, beispielsweiseeinen Zahn- oder Keilriemen, mit dem Verbrennungsmotor ICE gekoppelt ist. Die Untersetzungder Kopplung beim Riemenstartergenerator beträgt beispielsweise 2,5. Der Startergenerator SGist z.B. eine Asynchronmaschine, wobei auch andere Drehfeldmaschinen geeignet sind. Indiesem Ausführungsbeispiel ersetzt der Startergenerator SG die Lichtmaschine des Fahrzeugs.

[0079] Der Startergenerator SG ist sowohl als Generator, im Leerlaufmodus oder als elektri¬scher Motor betreibbar. Im Betrieb als Generator oder im Leerlauf läuft der Startergenerator SGmit dem Verbrennungsmotor ICE mit. Als Generator erzeugt der Startergenerator WechselstromAC (Alternating Current); im Leerlauf läuft er ohne Last. Im Betrieb als elektrischer Motor wirddem Startergenerator SG Wechselstrom zugeführt. Der vom Startergenerator SG erzeugte wieder ihm zugeführte Wechselstrom ist beispielsweise ein Dreiphasenwechselstrom.

[0080] Im Betrieb als Generator wandelt der Startergenerator SG kinetische Energie des Fahr¬zeugs in elektrische Energie um. Der dabei erzeugte Wechselstrom AC wird vom GleichrichterPI in Gleichstrom DC (Direct Current) umgewandelt und in einem Startenergiespeicher ES(gespeichert. Dazu steuert die Steuereinrichtung HCU über den Gleichrichter PI sowohl dieRichtung des Energieflusses vom Startergenerator SG zum Startenergiespeicher ES, als auchdie Energiemenge der zu speichernden elektrischen Energie.

[0081] Soll die vom Gleichrichter PI umgewandelte elektrische Energie auch im Energiespei¬cher B (Battery) gespeichert werden, wandelt der DC/DC-Wandler DCC diese weiter in eineEnergie um, die der Spannung des Energiespeichers B entspricht. Der DC/DC-Wandler DCC istein Spannungsrichter für Gleichspannung DC. Über ihn steuert die Steuereinrichtung HCUsowohl den Energieaustausch zwischen Startenergiespeicher ES und Energiespeicher B, alsauch den Energiefluss zwischen Startergenerator SG und Energiespeicher B. Die Leistungska¬pazität des DC/DC- Wandlers ist im Allgemeinen kleiner als die des Gleichrichters PI.

[0082] Im Betrieb als elektrischer Motor bringt der Startergenerator SG über die KopplungFEAD ein Drehmoment auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ICE auf. Die dazu benö¬tigte Energie bezieht der Startergenerator SG aus dem Startenergiespeicher ES. Die Leistungdes Startergenerators SG beträgt beispielsweise 4 kW. Bei manchen Ausführungsbeispielenwird der Startergenerator SG als elektrischer Motor nur zum Starten des VerbrennungsmotorsICE des Fahrzeugs eingesetzt, wobei er dabei aus dem Startenergiespeicher ES gespeist wird.

[0083] Der Startenergiespeicher ES hat eine vergleichsweise geringe Speicherkapazität undeine sehr hohen spezifische Leistung. Dies ermöglicht die Speicherung oder Abgabe eineskurzzeitig hohen Stroms in oder aus dem Startenergiespeicher ES. Mit anderen Worten, derStartenergiespeicher ES ist geeignet, temporär eine hohe Energieleistung zu speichern oder am Startergenerator SG bereitzustellen. Der Startenergiespeicher ES hat die Eigenschaft entla¬deresistent zu sein, so dass ständiges Laden/Entladen des Startenergiespeichers ES dessenLebensdauer wenig beeinträchtigt. Der Startenergiespeicher ES ist beispielsweise ein Doppel¬schichtkondensator (in Englisch: "electric double layer capacitor" (EDLC)) oder ein Superkon¬densator, die beide eine hohe Energiedichte, d.h. hohe spezifische Leistung haben. Die Span¬nung im Stromkreis des Startenergiespeichers ES ist veränderlich. Sie hängt von der im Star¬tenergiespeicher ES gespeicherten Energie ab: gespeicherte Energie ~ Spannung2.

[0084] Der Energiespeicher B ist beispielsweise ein Akkumulator, dessen nominelle Spannung12V beträgt. Die Spannung des Energiespeichers B ist meist niedriger als die Spannung desStartenergiespeichers ES. Aus dem Energiespeicher B werden Verbraucher L (Load) des Fahr¬zeugs versorgt. Diese sind beispielsweise eine Klimaanlage, eine Sitzheizung, die Innenraum¬beleuchtung, elektrische Fensterheber oder andere elektrische Verbraucher des Fahrzeugs.

[0085] Der DC/DC-Wandler DCC als auch der Gleichrichter PI werden von der Steuereinrich¬tung HCU gesteuert. Das in der Steuereinrichtung HCU implementierte Energiemanagementsorgt dafür, dass Gleichrichter PI, DC/DC-Wandler DCC und Startergenerator SG von der Hyb¬ridsteuerung HCU derart gesteuert werden, dass im Startenergiespeicher ES ausreichendeEnergie für einen Start des Verbrennungsmotors ICE mit dem Startergenerator SG gespeichertist. Die gespeicherte Energie reicht auch für mehrere hintereinander ausgeführte Starts aus.

[0086] Der Start des Verbrennungsmotors ICE erfolgt grundsätzlich mit einem konventionellenStarter S oder dem Startergenerator SG des Fahrzeugs. Der Starter S ist beispielsweise einEinspurstarter, der den Verbrennungsmotor konventionell mit einem Ritzel startet. Er wird mitEnergie aus dem Energiespeicher B gespeist. Die Steuereinrichtung HCU steuert den Startüber den Starter S, wenn der Verbrennungsmotor ICE nicht mit dem Startergenerator SG ge¬startet werden soll oder kann. Dies ist abhängig von dem Energiemanagement der Steuerein¬richtung HCU und Gegenstand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Es kannvorgesehen sein, dass der Kaltstart des Verbrennungsmotors mit dem konventionellen Starter Serfolgen soll und ein Wiederstart nach einem kurzen Ausschalten des Verbrennungsmotors ICEoder der Wiederstart im Rahmen einer Start/Stopp-Automatik mit dem Startergenerator SGdurchgeführt wird.

[0087] Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für die Steuerung des Betriebs desStartergenerators SG einerseits und für die Steuerung des Energieaustausches zwischen demStartenergiespeicher SG und dem Energiespeicher B andererseits. Der Energiefluss, die Ener¬giemenge als auch die Steuerung des Betriebs des Startergenerators SG erfolgt gemäß dem inder Steuereinrichtung HCU integrierten Energiemanagement.

[0088] Zunächst wird in einem Schritt S1 der Fahrbetriebszustand des Fahrzeugs erfasst.

[0089] Es handelt sich dabei wie oben beschrieben um einen der Zustände Start, Stopp, Leer¬lauf, Fahren, Bremsen oder Schubbetrieb. Die Fahrbetriebszustände, insbesondere die Fahrbe¬triebszustände Fahren, Bremsen oder Schubbetrieb umfassen in einem Ausführungsbeispielauch Teilbereiche. (Eine detaillierte Erklärung der Teilbereiche der Fahrbetriebszustände folgtin Fig. 3.) [0090] In den bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Fahrbetriebszustände Start undStopp (auch) von einer Start/Stopp-Automatik initiiert. In einem ersten Beispiel für eineStart/Stopp-Automatik bei einem Fahrzeug mit manuellem Getriebe MT wird der Verbrennungs¬motor ICE bei Fahrzeugstillstand gestartet oder wiedergestartet, wenn der Gang eingelegt, dasKupplungspedal betätigt ist und das Bremspedal losgelassen wird. Der Verbrennungsmotor ICEwird bei Fahrzeugstillstand gestoppt, wenn der Gang eingelegt, das Kupplungspedal betätigtund das Bremspedal betätigt ist. Dieses erste Beispiel der Start/Stopp-Automatik umfasst beimStart auch ein vollständiges Durchtreten des Kupplungspedals oder auch das nur teilweiseDurchtreten der Kupplung bis zum Schleifpunkt, wobei das Fahrzeug gestartet wird, wenn dasBremspedal vollständig losgelassen ist oder sich im letzten Drittel der Rückbewegung aus dervollständig durchgetretenen Position befindet. Beim Stopp soll das Kupplungspedal vollständig durchgetreten sein. Der Fahrzeugstillstand ist dann gegeben, wenn das Fahrzeug steht odersich mit kleiner Geschwindigkeit, beispielsweise 5 km/h bewegt. Dieses erste Beispiel derStart/Stopp-Automatik umfasst auch, dass nicht überprüft wird, ob ein Gang eingelegt ist.

[0091] In einem zweiten Beispiel für eine Start/Stopp-Automatik bei einem Fahrzeug mit manu¬ellem Getriebe wird der Verbrennungsmotor bei Fahrzeugstillstand gestartet oder wiedergestar¬tet, wenn die Gangschaltung in Neutralstellung ist und das Kupplungspedal betätigt ist. DerVerbrennungsmotor wird bei Fahrzeugstillstand gestoppt, wenn der Gang in Neutralstellung istund das Kupplungspedal frei ist. Dieses zweite Beispiel der Start/Stopp-Automatik umfasst beimStart auch ein vollständiges Durchtreten des Kupplungspedals oder das nur teilweise Durchtre¬ten der Kupplung bis zum Schleifpunkt, wobei das Fahrzeug gestartet wird. Beim Stopp soll dasKupplungspedal vollständig frei sein. Der Fahrzeugstillstand ist dann gegeben, wenn das Fahr¬zeug steht oder sich mit kleiner Geschwindigkeit, beispielsweise 5 km/h bewegt.

[0092] Des Weiteren können verschiedenste Mischformen dieser beiden Beispiele von Start/Stopp-Automatiken zum Einsatz kommen.

[0093] In Abhängigkeit vom Fahrbetriebszustand und von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs wirdin Schritt S2 ein Soll-Energieniveau ED des Startenergiespeichers ES bestimmt. Die genaueDefinition des Soll-Energieniveaus ED des Startenergiespeichers ES wird unten anhand von Fig.3 erläutert.

[0094] In Schritt S3 wird das Soll-Energieniveau ED mit dem Ist-Energieniveau Ec des Star¬tenergiespeichers ES verglichen. Das Energieniveau E des Startenergiespeichers ES kannunter oder über dem vom Energiemanagement bestimmten Soll-Energieniveau ED liegen. DasIst-Energieniveau Ec entspricht der tatsächlich im Startenergiespeicher ES gespeicherten Ener¬gie.

[0095] Abhängig vom Vergleich in Schritt S3 steuert die Hybridsteuerung HCU gemäß demEnergiemanagement in Schritt S4 die Betriebsart des Startergenerators SG, d.h. ob der Starter¬generator SG als Generator, im Leerlauf oder als elektrischer Motor betrieben wird. Bei einerVeränderung des Fahrbetriebszustands oder der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs werden diese inSchritt S1 erneut erfasst.

[0096] Auch abhängig vom Vergleich in Schritt S3 steuert die Hybridsteuerung HCU gemäßdem Energiemanagement in Schritt S5, ob ein Energieaustausch zwischen dem Startenergie¬speicher ES und dem Energiespeicher B stattfindet. Wenn kein Energieaustausch erfolgen soll,wird in Schritt S1 der Fahrbetriebszustand und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs erneut erfasst.

[0097] Falls ein Energieaustausch erfolgen soll, wird in Schritt S6 von der SteuereinrichtungHCU die Richtung des Energieflusses und in Schritt S7 die auszutauschende Energiemengegeregelt. Bei einer Veränderung des Fahrbetriebszustands oder der Fahrzeuggeschwindigkeitwerden diese in Schritt S1 erneut erfasst.

[0098] Der Betrieb des Startergenerators SG als Motor, Generator oder im Leerlauf hängt somitvom Fahrbetriebszustand (Stopp, Start, Leerlauf, Fahren, Bremsen, Schubbetrieb) und der imStartenergiespeicher ES gespeicherten Energiemenge ab. Auch der Energieaustausch, dereine effiziente Erzeugung und Verbrauch von elektrischer Energie ermöglicht, hängt vom Fahr¬betriebszustand (Stopp, Start, Leerlauf, Fahren, Bremsen, Schubbetrieb) und von der im Star¬tenergiespeicher ES gespeicherten Energiemenge ab.

[0099] Fig. 3 zeigt beispielhaft das Soll-Energieniveau ED des Startenergiespeichers ES inverschiedenen Fahrbetriebszuständen abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs. Fürjeden Fahrbetriebszustand Start, Stopp, Leerlauf, Fahren, Bremsen, Schubbetrieb ist ein Soll-Energieniveau Ed definiert. Die angegebenen Fahrzeuggeschwindigkeiten v_1 bis v_4 sind nurbeispielhaft. Sie werden für das Fahrzeug kalibriert, so dass ein Optimum zwischen maximalerEntladung des Startenergiespeichers ES und dem Einspeichern von Energie zum Erreichen desStartfähigkeits-Energieniveaus EDstart im Startenergiespeicher gewährleistet ist.

[00100] Das Soll-Energieniveau ED des Startenergiespeichers ist kein fester Wert, sondern verändert sich abhängig vom Fahrbetriebszustand und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, wie inFig. 3 beispielhaft gezeigt. Abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ändert sich das Soll-Energieniveau Ed zusätzlich auch in Teilbereichen der Fahrbetriebszustände Fahren, Bremsenoder Schubbetrieb.

[00101] Im Fahrbetriebszustand Stopp, Start oder Leerlauf liegt das Soll-Energieniveau ED imBereich des Startfähigkeits-Energieniveaus EDstart. Entspricht im Fahrbetriebszustand Stopp dasim Startenergiespeicher ES gespeicherte Ist-Energieniveau Ec genau dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart, oder liegt darüber, so ist sichergestellt, dass die Energie im Startenergie¬speicher ES ausreicht, um den Verbrennungsmotor ICE mit dem Startergenerator SG zu star¬ten. Diese kann auch für wiederholte Starts des Verbrennungsmotors mit dem StartergeneratorSG ausreichen. Das Energiemanagement bestimmt das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart alsSoll-Energieniveau ED schon vor dem Stopp des Verbrennungsmotors ICE bei niedriger Fahr¬zeuggeschwindigkeit. Damit ist sichergestellt, dass die Energie im Startenergiespeicher ESschon vor dem Stopp dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart entspricht.

[00102] Nach dem Start und bei sich erhöhender Geschwindigkeit Vs befindet sich das Fahr¬zeug im Fahrbetriebszustand Fahren. Dieser Fahrbetriebszustand setzt sich aus mehrerenTeilbereichen F1, F2, F3 zusammen, die abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit definiertsind. Das Soll-Energieniveau ED des Startenergiespeichers ES ist im Teilbereich F1 des Fahr¬betriebszustandes Fahren bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von v_1 (beispielsweise 100km/h) als gleich dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart definiert. Bei höheren Fahrzeugge¬schwindigkeiten Vs, also im Teilbereich F2 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb v_1und unterhalb v_2 (beispielsweise 180 km/h) ist das Soll-Energieniveau ED des Startenergie¬speichers ES so definiert, dass es linear abfällt und das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart somit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit Vs immer weiter unterschreitet. Im Teilbereich F3mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer als v_2 ist es dagegen wiederum konstant und ent¬spricht z.B. dem minimalen Soll-Energieniveau EDMin des Start-Energiespeichers ES. Hierbeihandelt es sich um dasjenige Energieniveau, welches nicht unterschritten werden sollte, umeine lange Lebensdauer des Startenergiespeichers ES zu erreichen.

[00103] Beim Betrieb des Fahrzeugs wird das Ist-Energieniveau Ec des StartenergiespeichersES an das Soll-Energieniveau ED angepasst. Das bedeutet, dass das Ist-Energieniveau Ecnach dem Start zunächst an das möglicherweise höhere Soll-Energieniveau ED herangeführtwird. In Fig. 6 ist das Ist-Energieniveau Ec des Startenergiespeichers ES im Vergleich zum Soll-Energieniveau Ed für ein Fahrbeispiel gezeigt. Wie dort erkennbar ist, sinkt das Ist-Ener¬gieniveau Ec beim Startvorgang beispielsweise ab, so dass es bei Beginn einer Fahrt unter demSoll-Energieniveau Ec und damit unter Start-Fähigkeitsniveau EDstart liegt. Ab einer bestimmtenFahrzeuggeschwindigkeit sinkt das Soll-Energieniveau ED und mit ihm das Ist-EnergieniveauEc, so dass es dann unter das Startfähigkeits-Energieniveaus EDstart fällt. Bei hohen Fahrzeug¬geschwindigkeiten oberhalb v_2 wird der Start-Energiespeicher nahezu vollständig entleert. DerFahrbetriebszustand wechselt von Fahren auf Bremsen oder Schubbetrieb durch Betätigen desBremspedals bzw. durch Nichtbetätigen des Fahrpedals. In Fig.3 ist ein solcher Wechsel ober¬halb der Fahrzeuggeschwindigkeit v_2 dargestellt. Das Fahrzeug wechselt vom Fahrbetriebs¬zustand Fahren in den Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb. Ein solcher Wechselkann verständlicherweise jederzeit bei jeder Fahrzeuggeschwindigkeit Vs stattfinden.

[00104] Im Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb wird das Soll-Energieniveau EDdes Energiespeichers ES deutlich über das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart heraufgesetzt.Die Fahrbetriebszustände Bremsen und Schubbetrieb weist im bezeichneten Ausführungsbei¬spiel ebenfalls mehrere Teilbereiche B1, B2, B3 auf, die abhängig von der Fahrzeuggeschwin¬digkeit definiert sind.

[00105] Im Teilbereich B1 der Fahrbetriebszustände Bremsen und Schubbetrieb oberhalb derFahrzeuggeschwindigkeit v_3 (beispielsweise 160 km/h) setzt das Energiemanagement dasSoll-Energieniveau ED auf einen Wert, der dem maximalen Soll- Energieniveau EDMax des Star¬tenergiespeichers ES entspricht. Hierbei handelt es sich um diejenige Energiemenge, die ma¬ ximal im Startenergiespeicher ES einspeicherbar ist. Im Teilbereich B2 mit einer Fahrzeugge¬schwindigkeit unterhalb v_3 und oberhalb v_4 (beispielsweise 70 km/h) ist das Soll-Energieniveau Ed so definiert, dass es sich mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit Vslinear dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart annähert. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeitv_4 entspricht es dann dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart und bleibt im Teilbereich B3mit Fahrzeuggeschwindigkeiten kleiner als v_4 konstant auf dem dem Startfähigkeits- Energi¬eniveau EDstar'entsprechenden Wert.

[00106] Das Ist-Energieniveau Ec wird wiederum dem Soll-Energieniveau ED nachgeführt (vgl.Beispielfahrt gemäß Fig. 6). Damit wird ein reproduzierbares Startverhalten beim Starten desVerbrennungsmotors ICE mittels des Startergenerators SG erreicht, weil die im Startenergie¬speicher ES tatsächlich gespeicherte (Ist-)Energie vor dem Abschalten des Verbrennungsmo¬tors ICE beim Abbremsen des Fahrzeugs und der weiteren Annäherung an den Fahrbetriebs¬zustand Stopp immer weiter dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart angenähert wird undselbigem beim tatsächlichen Stopp des Fahrzeugs wenigstens entspricht. Die gezeigten Ge¬schwindigkeitsgrenzen sind nur beispielhaft. Sie werden für jeden Fahrzeugtyp festgelegt undfür jedes Fahrzeug kalibriert, um ein Optimum zwischen maximal möglichem Rekuperationspo-tential und reproduzierbarem Startverhalten zu finden. Ziel ist es, beim Abbremsen des Fahr¬zeugs oder im Schubbetrieb möglichst viel Rekuperationsenergie zu speichern und am Endedes Fahrbetriebszustands Bremsen bzw. Schubbetrieb vor dem Fahrbetriebszustand Stopp imStartenergiespeicher ES zumindest ein dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart entsprechen¬des Ist-Energieniveau Ec vorzuhalten.

[00107] Das durch das Energiemanagement definierte Soll-Energieniveau ED ermöglicht einer¬seits somit einen effizienten Umgang mit der vom Startergenerator SG erzeugten Energie undandererseits, dass zu Beginn des Fahrbetriebszustands Stopp das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart im Startenergiespeicher ES erreicht ist. Durch die Definition des Soll-Energieniveaus Ed kleiner als das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart im Teilbereich F2 desFahrbetriebzustands Fahren ist ein Entladen des Startenergiespeichers ES weit unter dasStartfähigkeits-Energieniveau EDstart möglich. Das Energiemanagement bestimmt das Soll-Energieniveau Ed des Startenergiespeichers ES derart, dass im Fahrbetriebszustand Bremsenoder Schubbetrieb soviel Energie durch Rekuperation gespeichert werden kann, dass trotzeiner Entladung auf das minimale Soll-Energieniveau Ed^1"1 das Startfähigkeits- EnergieniveauEDstart schon bei Beginn des Fahrbetriebzustands Stopp oder, wie in Fig. 3 definiert, schonwährend des Fahrbetriebzustands Bremsen oder Schubbetrieb im Teilbereich B3 erreicht wird.

[00108] Wird ein solches Energiemanagement in einem Fahrzeug verwendet, geht praktischkeine Rekuperationsenergie beim Bremsen verloren, weil diese Energie im Startenergiespei¬cher ES gespeichert wird. Ein weiterer Vorteil ist die optimale Nutzung der Energie des Star¬tenergiespeichers ES und das optimale Speichern von Energie im Energiespeicher B wie in Fig.4 und 5 noch detailliert beschrieben wird.

[00109] Der Funktionsverlauf des Soll-Energieniveaus ED ist in Fig. 3 nur beispielhaft zur Ver¬anschaulichung dargestellt. In der Praxis kommen andere Verläufe, die den o.g. Grundlagenfolgen, zum Einsatz. Unter anderem ist es bspw. denkbar, in den Fahrbetriebszuständen Brem¬sen und Schubbetrieb das Soll-Energieniveau auch bei geringeren Geschwindigkeiten vonweniger als 160 km/h auf dem maximalen Wert zu belassen und/oder es erst bei geringerenGeschwindigkeiten von kleiner als 70 km/h auf den Wert des Startfähigkeits-EnergieniveausEDstart zurückzuführen. Es ist ebenfalls denkbar, das Soll-Energieniveaus ED in den Fahrbe¬triebszuständen Bremsen und Schubbetrieb bei geringeren Geschwindigkeiten überhaupt nichtauf das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart zurückzuführen, sondern es auf dem Maximalwertoder einem Wert größer als das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart zu belassen, so dass esbspw. auch beim Fahrbetriebszustands-Wechsel Leerlauf -> Fahren zu einem "Sprung" desSoll-Energieniveaus ED kommt.

[00110] Fig. 3A zeigt den zeitlichen Verlauf des Soll-Energieniveaus ED des Startenergiespei¬chers ES aus Fig. 3, wobei hier folgende beispielhafte Fahrt angenommen wurde: der Verbren¬ nungsmotor des Fahrzeugs wird zu einer Zeit t0 gestartet. Das Fahrzeug wird beschleunigt undfährt zum Zeitpunkt h mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h. Bis zu einer Zeit t2 wird dasFahrzeug weiter beschleunigt bis auf 130 km/h. Dann fährt es mit dieser Geschwindigkeit bis zueiner Zeit t3. Danach wird es weiter auf eine Geschwindigkeit von 170 km/h beschleunigt, die esden Zeitpunkt t* erreicht. Hier beginnt der Bremsvorgang, der bis zu einer Zeit t7 andauert.Während des Bremsvorgangs beträgt die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt t5160 km/hund zum Zeitpunkt t6 70 km/h. Im Zeitpunkt t7 beginnt das Abschalten des Verbrennungsmotors.

[00111] Vor dem Zeitpunkt t0 befindet sich das Fahrzeug im Fahrbetriebszustand Stopp. DasSoll-Energieniveau ED des Startenergiespeichers ES liegt auf dem Startfähigkeits-Energie-niveau EDstart aus Fig. 3. Im Zeitpunkt t0 wird das Fahrzeug gestartet; es wechselt in den Fahr¬betriebszustand Start. Das Soll-Energieniveau ED des Startenergiespeichers ES entsprichtweiterhin dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart aus Fig.3.

[00112] Im darauffolgenden Fahrbetriebszustand Fahren beschleunigt das Fahrzeug beschleu¬nigt bzw. fährt mit konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit. Im Teilbereich F1 wird das Fahrzeugzunächst beschleunigt und erreicht zum Zeitpunkt U die Fahrzeuggeschwindigkeit von v_1 (100km/h) aus Fig. 3. Das Soll-Energieniveau ED entspricht in diesem Zeitintervall demnach demStartfähigkeits-Energieniveau ED®tart. Danach tritt das Fahrzeug in den Teilbereich F2 ein, in¬dem es Fahrzeug auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 130 km/h beschleunigt, die es nacheiner Zeit t2 erreicht. Hier verringert das Energiemanagement mit zunehmender Fahrzeugge¬schwindigkeit das Soll-Energieniveau ED nach und nach auf Werte unter dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart. Bis zum Zeitpunkt t3 hält das Fahrzeug die Geschwindigkeit, so dass auchdas Soll-Energieniveau ED auf einem konstanten Wert bleibt (gemäß Fig. 3). Mit erneut zuneh¬mender Geschwindigkeit im Teilbereich F2 nimmt das Soll-Energieniveau ED nochmals weiterab. Zum Zeitpunkt t4 liegt das Soll-Energieniveau ED schließlich auf einem Wert, der in diesemFahrtbeispiel noch über dem minimalen Soll-Energieniveau EDMm aus Fig. 3 liegt.

[00113] Nun wechselt das Fahrzeug in den Fahrbetriebszustand Bremsen. Das Soll-Energie¬niveau Ed wird durch das Energiemanagement sofort auf seinen definierten maximalen WertEDMax aus Fig. 3 heraufgesetzt. Auf diesem Wert bleibt das Soll-Energieniveau ED im TeilbereichB1, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit unter v_3 (160 km/h) aus Fig. 3 sinkt. Dies ist zum Zeit¬punkt t5 der Fall. Im Teilbereich B2 des Fahrbetriebzustands Bremsen nimmt die Fahrzeugge-schwindigkeit weiter ab, bis sie im Zeitpunkt t6 die Fahrzeuggeschwindigkeit v_4 (70 km/h) ausFig. 3 unterschreitet.

[00114] Das Soll-Energieniveau ED nimmt in diesem Zeitintervall linear ab, bis es wieder dasStartfähigkeits-Energieniveau EDstart erreicht. Im folgenden Teilbereich B3 verharrt es dann biszum Zeitpunkt t7 konstant auf dem dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart entsprechendenWert. Im dann folgenden Fahrbetriebszustand Stopp, beginnend im Zeitpunkt t7, bleibt das Soll-Energieniveau Ed unverändert.

[00115] Fig. 3A zeigt, dass das Soll-Energieniveau ED vom Fahrbetriebszustand abhängigveränderlich ist. Die einzelnen Fahrbetriebszustände, in diesem Beispiel insbesondere dieFahrbetriebszustände Fahren, Bremsen oder Schubbetrieb, setzen sich aus Teilbereichenzusammen, die je nach Fahrzeuggeschwindigkeit zeitlich unterschiedlich definiert sein können.Beispielsweise unterscheidet sich der Teilbereich F2 zwischen der Zeit t2 und t3 im Fahrbe¬triebszustand Fahren von den anderen Teilbereichen F2 des Fahrbetriebszustands Fahrendadurch, dass hier bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit auch das Soll-Energieniveau EDzeitlich konstant ist.

[00116] Das Fahrbeispiel aus Fig. 3A ist aus Darstellungsgründen einfach gehalten. Das nor¬male Fahrverhalten im Straßenverkehr führt realistischerweise zu einem mehrfachen Wechselzwischen den Fahrbetriebszuständen. Jedoch würden auch für ein solches nicht dargestelltesFahrbeispiel die Energieerzeugung und der Energieverbrauch gemäß dem Energiemanage¬ment effizient geregelt, so dass beim Start des Verbrennungsmotors ICE mit dem Startergene¬rator SG die Energie im Startenergiespeicher ES dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstartentspricht.

[00117] Das Nachführen des Ist-Energieniveaus Ec bei Herabsetzen des Soll-EnergieniveausEd z.B. im Fahrbetriebszustand Fahren umfasst in einem Ausführungsbeispiel einen Energief¬luss vom Startenergiespeicher ES in den Energiespeicher B (Fig. 4). Bei manchen Ausfüh¬rungsformen ist ein derartiger Energieaustausch zwischen dem Startenergiespeicher ES unddem Energiespeicher B in jedem Fahrbetriebszustand möglich. Beim Start speist der Startener¬giespeicher ES den Startergenerator SG mit elektrischer Energie, die vom Gleichrichter PI inWechselspannung AC umgewandelt wird. Der DC/DC-Wandler DCC ist dabei in manchenAusführungsbeispielen und Situationen ausgeschaltet, so dass in dieser Situation kein Energie¬austausch über den DC/DC-Wandler DCC und somit zwischen Startenergiespeicher ES undEnergiespeicher B möglich ist; es wird ausschließlich mittels Energie aus dem Startenergiespei¬cher ES gespeichert. In anderen Ausführungsbeispielen und Situationen ist der DC/DC-WandlerDCC jedoch aktiv, so dass das Starten auch unter Zuhilfenahme von Energie aus dem Energie¬speicher B erfolgt (vgl. auch Fig. 10).

[00118] Liegt also in einem Fahrbetriebszustand (bis auf den Fahrbetriebszustand Start) dasIst-Energieniveau Ec im Startenergiespeicher ES über dem Soll-Energieniveau ED, steuert dieSteuereinrichtung HCU den DC/DC-Wandler DCC so an, dass Energie vom Startenergiespei¬cher ES in den Energiespeicher B fließt. Der Startergenerator SG läuft dabei im Leerlaufbetrieb.

[00119] Durch diese Energieentnahme sinkt das Ist-Energieniveau Ec im StartenergiespeicherES und erreicht das definierte Soll-Energieniveau ED. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweiseRekuperationsenergie, die z.B. durch starkes Bremsen erzeugt und im Startenergiespeicher ESgespeichert wurde, in den Energiespeicher B ausgespeichert wird. Der Startenergiespeicher ESist dann “entleert” für einen weiteren Bremsvorgang, während die zuvor "gewonnene" Rekupe¬rationsenergie im Bordnetz des Fahrzeugs verwendet wird.

[00120] Das Ausspeichern von Energie vom Startenergiespeicher ES in den Energiespeicher Bgemäß Fig. 4 erfolgt bei manchen Ausführungsformen u.a. in Abhängigkeit des LadezustandsSOC ("state of charge") des Energiespeichers B. Ist bspw. der Energiespeicher B bei einemHerabsetzen des Soll-Energieniveaus ED unter das Ist- Energieniveau EC vollständig aufgela¬den, so findet kein Energiefluss aus dem Startenergiespeicher ES statt. In diesem Fall bestehtdas Nachführen des Ist- Energieniveaus Ec lediglich darin, es durch Leerlaufbetrieb des Start¬generators SG nicht weiter zu erhöhen. Sinkt der Ladezustand SOC des Energiespeichers Bdann zu einem späteren Zeitpunkt ab, so veranlasst das Energiemanagement das Ausspei¬chern gemäß Fig. 4 zu diesem späteren Zeitpunkt, sofern das Ist-Energieniveau Ec des Star¬tenergiespeichers ES weiterhin über dem Soll-Energieniveau ED liegt. Umgekehrt wird dasbegonnene Ausspeichern vorzeitig beendet, wenn der Energiespeicher B vollständig aufgela¬den ist, obwohl das Ist-Energieniveau Ec noch immer höher als das Soll-Energieniveau ED ist.

[00121] Bei manchen Ausführungsformen hängt auch die Geschwindigkeit des Ausspeicherns(d.h. die Menge der in den Energiespeicher B fließenden Energie pro Zeiteinheit) vom Ladezu¬stand SOC des Energiespeichers B ab. Bei einem niedrigen Ladezustand speichert das Ener¬giemanagement schneller aus als bei einem höheren Ladezustand des Energiespeichers B.Das Ist-Energieniveau Ec des Startenergiespeichers sinkt dann bei niedrigerem Ladezustanddes Energiespeichers B schneller als bei einem höheren Ladezustand.

[00122] Beim Bremsen wird der Startergenerator SG als Generator betrieben. Er wird mit ei¬nem hohen Drehmoment beaufschlagt und wandelt kinetische in elektrische Energie um. DieSpeicherung dieser elektrischen Energie und der Energiefluss zwischen Startergenerator SGund Startenergiespeicher ES sind in Fig. 7 gezeigt.

[00123] Das Ausspeichern gemäß Fig. 4 wird bei manchen Ausführungsformen anhand einerZielspannung V des Bordnetzes durchgeführt (s. Fig. 5). Hierbei handelt es sich um diejenigeSpannung, mit der der Energiespeicher B geladen wird. Sie repräsentiert den gewünschtenStrom zur Aufladung des Energiespeichers B. Die Zielspannung V im Bordnetz ist bei manchenAusführungsbeispielen konstant, bei anderen Ausführungsbeispielen variabel steuerbar unddann bspw. wiederum abhängig vom Fahrbetriebszustand oder von der Fahrzeuggeschwindig¬keit.

[00124] Die vom DC/DC-Wandler DCC beim Ausspeichern gemäß Fig. 4 erzeugte Zielspan¬nung V hängt beispielsweise von einer Spannung Vx und den Korrekturfaktoren KES, KB, Kt ab.Die Spannung Vx ist beispielsweise abhängig vom Ist-Energieniveau Ec des Startenergiespei¬chers ES, vom Ladezustand SOC des Energiespeichers B, von der Temperatur T, und/oder vonder Zeit t, die seit dem Start des Verbrennungsmotors ICE vergangen ist. Damit ergibt sich fürdie Zielspannung V folgende Gleichung: V = Vx (E, T, SOC, t) * KES * Kb* K, [00125] Die drei Korrekturfaktoren KES, KB, und Kt sorgen für eine zusätzliche Anpassung derZielspannung V an bestimmte Zustände des Ist-Energieniveaus Ec, des Ladezustands SOCund der Zeit t. Der Korrekturfaktor KES hängt vom Ist-Energieniveau Ec des Startenergiespei¬chers ES, bzw. von dessen Spannung ab. Er ist minimal bei minimalem Ist-Energieniveau Ecdes Startenergiespeichers ES und steigt mit zunehmendem Energieniveau auf einen maxima¬len Wert. Der Korrekturfaktor KB hängt vom Ladezustand SOC des Energiespeichers ab. Er istbei minimalem SOC maximal und nimmt mit zunehmendem SOC ab, bis er einen minimalenWert erreicht. Der Korrekturfaktor Kt ist so gewählt, dass die Zielspannung V nach dem Startdes Verbrennungsmotors für eine gewisse Zeitspanne erhöht wird.

[00126] Die Zielspannung V soll eine maximal zulässige Zielspannung nicht überschreiten undeine minimal zulässige Zielspannung nicht. Beispielsweise ist die Zielspannung V beträgt Fahr¬betriebszustand Bremsen 12,9 V bis 15,9 V, im Fahrbetriebszustand Schubbetrieb 11,3 V bis14,4 V, im Fahrbetriebszustand liegt sie Leerlauf zwischen 12,2 V und 15,2 V und im Fahrbe¬triebszustand Fahren zwischen 12,1 V und 14,9 V. Liegt die Zielspannung V außerhalb dieserbeispielhaften Intervalle, so wird sie von der Steuereinrichtung HCU auf den jeweils zulässigenmaximalen oder minimalen Wert gesetzt.

[00127] Die Steuerung des Soll-Energieniveaus ED und das Nachführen des Ist- Energieni¬veaus Ec veranschaulicht Fig. 6 nochmals anhand einer zweiten beispielhaften Fahrt des Fahr¬zeugs.

[00128] Das Ist-Energieniveau Ec und das Soll-Energieniveau ED des StartenergiespeichersES werden hier wiederum in zeitlicher Abhängigkeit t in den Fahrbetriebszuständen Stopp,Start, Fahren und Bremsen gezeigt. Das Ist-Energieniveau Ec ist durch eine durchgezogeneLinie, das Soll-Energieniveau ED mit einer gestrichelten Linie dargestellt.

[00129] Zunächst befindet sich das Fahrzeug im Fahrbetriebszustand Stopp. Der Verbren¬nungsmotor ICE wird sodann gestartet, womit das Fahrzeug in den Fahrbetriebszustand Starteintritt. Beim Start wird dem Startenergiespeicher ES Energie entnommen, wodurch das Ist-Energieniveau Ec unter das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart absinkt (eine detaillierte Be¬schreibung des Startvorgangs erfolgt unten anhand der Fig. 9 und 12).

[00130] Im Teilbereich c1 des Fahrbetriebszustands Fahren findet kein Energiefluss vom Star¬tenergiespeicher ES in den Energiespeicher B statt, da das Ist-Energieniveau Ec im Startener¬giespeicher ES nicht über dem Soll-Energieniveau ED für diesen Teilbereich c1 liegt. Im Gegen¬teil, das Ist-Energieniveau EC liegt hier aufgrund des zuvor erfolgten Startvorgangs unter demSoll-Energieniveau ED, welches hier dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart entspricht. Ent¬sprechend erzeugt der Startergenerator SG zunächst elektrische Energie, die im Startenergie¬speicher ES gespeichert wird, so dass sich dessen Ist-Energieniveau Ec erhöht und so demSoll-Energieniveau ED nachgeführt wird. Dies gewährleistet, dass das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart auch bei kleinen Geschwindigkeiten, beispielsweise unterhalb der Fahr¬zeuggeschwindigkeit von 100 km/h (Fig. 3), erreicht wird. Sobald das Ist-Energieniveau Ec desStartenergiespeichers ES das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart erreicht, bleibt das Ist-Energieniveau Ec des Startenergiespeichers zunächst konstant. Dies ist in Fig. 6 im Teilbereichc2 des Fahrbetriebzustands Fahren der Fall.

[00131] Mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit im Teilbereich c3 des FahrbetriebzustandsFahren, beispielsweise größer als 100 km/h, setzt das Energiemanagement das Soll-Ener¬gieniveau Ed herab, so dass es unter dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart liegt und dieses mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit immer weiter unterschreitet. Das Ist-EnergieniveauEc liegt dadurch über dem Soll-Energieniveau ED. Die überschüssige Energie im Startenergie¬speicher ES wird in den Energiespeicher B ausgespeichert (vgl. obige Ausführungen zu Fig. 4und 5).

[00132] Zu Beginn des Teilbereichs c4 des Fahrbetriebzustands Fahren ist das Ist-Energie¬niveau Ec durch Ausspeichern in den Energiespeicher E soweit abgesunken, dass es wiederdem Soll-Energieniveau ED entspricht. In diesem Fall sorgt das Energiemanagement dafür,dass keine weitere Energie aus dem Startenergiespeicher ES entnommen wird; das Ist-Energieniveau Ec des Startenergiespeichers ES verbleibt dann bei konstanter Fahrgeschwin¬digkeit im Teilbereich c4 auf dem Wert des gleich bleibenden Soll-Energieniveaus ED.

[00133] Mit Eintritt in den Fahrbetriebzustand Bremsen wird das Soll-Energieniveau ED aufeinen hohen Wert hinaufgesetzt. Das Soll-Energieniveau ED entspricht dem maximalen Soll-Energieniveau EDMax. Im Teilbereich d1 des Fahrbetriebzustands Bremsen wird das Soll-Energieniveau mit sich verringernder Fahrzeuggeschwindigkeit wieder herabgesetzt. Gleichzei¬tig wird Rekuperationsenergie im Startenergiespeicher ES gespeichert, bis das Ist-Energieniveau Ec das Soll-Energieniveau ED erreicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zu¬dem vorgesehen, Rekuperationsenergie auch über den DC/DC-Wandler DCC direkt in denEnergiespeicher B einzuspeichern (vgl. Fig. 7). Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn diemaximale Speicherkapazität des Startenergiespeichers ES erreicht ist oder im Bordnetz desFahrzeugs ein erhöhter Energiebedarf besteht. Im Teilbereich d2 des FahrbetriebzustandsBremsen liegt das Ist-Energieniveau EC dann schließlich auf dem Soll-Energieniveau ED =Startfähigkeits-Energieniveau EDstart, wie vom Energiemanagement vorgesehen.

[00134] Sollte gegen Ende des Fahrbetriebszustands Bremsen das Ist-Energieniveau Ec nochüber dem Startfähigkeits-Energieniveau EDstart liegen, wird bei manchen Ausführungsformendiese überschüssige Energie im Startenergiespeicher ES auch im Fahrbetriebszustand Stopp inden Energiespeicher B ausgespeichert. Im gezeigten Fahrbeispiel ist das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart schon vor Beginn des Fahrbetriebzustands Stopp erreicht. Wie bereitsausgeführt, handelt es sich bei dem Stopp des Fahrzeugs unter Umständen auch um einenStopp im Rahmen einer Start/Stopp-Automatik.

[00135] I m Ausführungsbeispiel der Fig. 6 steuert das Energiemanagement die Speicherungvon Energie im Startenergiespeicher ES und im Energiespeicher B so effizient, dass die mög¬lichst viel Rekuperationsenergie beim Bremsvorgang im Startenergiespeicher ES oder im Ener¬giespeicher B gespeichert werden konnte. Die im Startenergiespeicher ES gehaltene Energiewird während der Fahrt für eine Verwendung im Bordnetz bereitgestellt. Der Startenergiespei¬cher ES verfügt jedoch trotz “Entleerung” im Fahrbetriebszustand Fahren zu Beginn des Fahr¬betriebzustands Stopp über das für den Start des Verbrennungsmotors ICE vom Startergenera¬tor SG benötigte Ist-Energieniveau Ec = Startfähigkeits-Energieniveau EDstart.

[00136] I m dargestellten Fahrbeispiel wurde auf die Angabe der Fahrzeuggeschwindigkeit inden Fahrbetriebszuständen verzichtet. Auch wurde bei der Zeitskala auf der X-Achse auf einekonkrete Zeitdarstellung verzichtet. Die sich somit ergebenden Steigungen von Ist-Energieniveau Ec und des Soll-Energieniveaus ED sind daher kein Maß für die Zeit des Auflade¬oder Entladevorgangs für den Startenergiespeicher ES oder den Energiespeicher B.

[00137] Fig. 7 zeigt neben der Einspeicherung der vom Startgenerator SG erzeugten Energie inden Startenergiespeicher ES auch einen Energiefluss vom Startergenerator SG in den Energie¬speicher B. Bei der Erhöhung des Ist-Energieniveaus Ec im Startenergiespeicher ES ist derSpannungswandler DCC in der Regel abgeschaltet, so dass keine Energie über den DC/DC-Wandler DCC zum Energiespeicher B fließt. Bei Bedarf ist es jedoch möglich, einen Teil dervom Startergenerator SG erzeugten elektrischen Energie auch direkt in den Energiespeicher Bzu transferieren. Dazu ist der DC/DC-Wandler DCC eingeschaltet und steuert den Energieflussin den Energiespeicher B. Bezüglich der Zielspannung V, mit der Energie in den Energiespei¬cher B gespeichert wird, gelten die obigen Ausführungen zu Fig. 5. Demnach erfolgt ein Spei¬chern von Energie in den Energiespeicher B in Abhängigkeit von der Zielspannung V, wie oben beschrieben.

[00138] Die mit dem Energiespeicher B verbundenen Verbraucher L beziehen Energie ausdem Energiespeicher B unabhängig vom Startenergiespeicher ES oder dessen Ist-Energie¬niveau Ec. Wird dem Energiespeicher B viel Energie durch an ihn angeschlossene Verbraucherentzogen, so dass er nur noch die minimale Energiemenge aufweist, kann eine direkte Einspei¬cherung von erzeugter Energie in den Energiespeicher B vorteilhaft sein. In solch einem Fallsorgt das Energiemanagement durch Steuerung des DC/DC-Wandlers DCC und der Zielspan¬nung V dafür, dass sowohl der Startenergiespeicher ES das Soll-Energieniveau ED erreicht, alsauch Energie im Energiespeicher B abgespeichert wird.

[00139] Die Leistungskapazität des Gleichrichters PI und des DC/DC-Wandlers DCC ist sogewählt, dass der Gleichrichter PI eine schnelle Speicherung einer großen Energiemenge imStartenergiespeicher ES oder eine schnelle Einspeisung einer großen Energiemenge in denStartergenerator SG ermöglicht. Über den DC/DC-Wandler DCC fließt beispielsweise einegeringere Energiemenge.

[00140] Bei manchen Ausführungsformen nimmt das Energiemanagement neben der Ausspei¬cherung von Energie aus dem Startenergiespeicher ES in den Energiespeicher B (vgl. obenFig. 4) in bestimmten Situationen auch umgekehrt eine Einspeicherung von Energie aus demEnergiespeicher B in den Startenergiespeicher ES vor (Fig. 8). Wie beschrieben ist es grund¬sätzlich Aufgabe des Energiemanagements, dafür Sorge zu tragen, dass das Ist-EnergieniveauEc des Startenergiespeichers ES in den verschiedenen Fahrbetriebszuständen und derenTeilbereichen dem Soll-Energieniveau ED nachzuführen, es insbesondere auf das Soll-Energieniveau Ed zu erhöhen, so dass es beim Stopp des Fahrzeugs zumindest dem Startfä-higkeits-Energieniveau EDstart entspricht. Um dies zu erreichen, lässt sich - wie in Fig. 8 darge¬stellt - auch Energie aus dem Energiespeicher B in den Startenergiespeicher ES transferieren.

[00141] Ein solcher Energietransfer findet beispielsweise dann statt, wenn sich der Starterge¬nerator SG im Leerlaufbetrieb befindet und deshalb keine elektrische Energie erzeugt, sondern- sogar im Gegenteil - das Ist-Energieniveau Ec des Startenergie-Speichers ES abnimmt. Es istbeispielsweise denkbar, dass im Fahrbetriebszustand Stopp das Ist-Energieniveau Ec trotzvorheriger Einspeicherung von Energie in den Startenergiespeicher ES unter dem Startfähig-keits-Energieniveau EDsta™ liegt, etwa aufgrund mehrerer erfolglos durchgeführter Startversuche,die welche das Ist-Energieniveau Ec abgesunken ist oder einer gewissen Entladung des Star¬tenergiespeichers aufgrund sehr langer Standzeit des Fahrzeugs. Eine Speisung des Star¬tenergiespeichers ES aus dem Energiespeicher B erfolgt in diesen Situationen bspw. im Fahr¬betriebszustand Stopp (etwa nach den genannten erfolglosen Startversuchen), im Fahrbe¬triebszustand Leerlauf (nach einem erfolgreichen Start) und/oder im Fahrbetriebszustand Fah¬ren (z.B. gleich zu Beginn der Fahrt).

[00142] Um ein solches Wiederaufladen des Startenergiespeichers ES auf das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart sicherzustellen, wird demnach über den DC/DC-Wandler DCC Energievom Energiespeicher B in den Startenergiespeicher ES übertragen, bis das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart des Startenergiespeichers ES erreicht ist oder die im Energiespeicher Bverbleibende Energie unter einen minimalen Ladezustand SOC fällt.

[00143] Bei einem Start des Verbrennungsmotors ICE mit dem Startergenerator SG wird - wieoben ausgeführt - der Startergenerator SG als Elektromotor betrieben. Die zum Start benötigteelektrische Energie entnimmt der Startergenerator SG aus dem Startenergiespeicher ES(Fig. 9).

[00144] Der Startergenerator SG beaufschlagt die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ICEüber die Kopplung FEAD mit einem Drehmoment. Die Leistung des Startergenerators SG be¬trägt beispielsweise 4 kW. Die hohe spezifische Leistung des Startenergiespeichers ES ermög¬licht die Abgabe eines kurzzeitig hohen Stroms aus dem Startenergiespeicher ES. Der Gleich¬strom aus dem Startenergiespeicher ES wird durch den Gleichrichter PI in Wechselstrom um¬gewandelt, den der Startenergiespeicher SG zum Starten des Verbrennungsmotors ICE ver- braucht.

[00145] Um mehrere aufeinanderfolgende Startversuche mit dem Startergenerator SG durch¬führen zu können, ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass der StartergeneratorSG den Verbrennungsmotor ICE auch dann startet, wenn das Ist-Energieniveau Ec unter dasStartfähigkeits-Energieniveau EDstart sinkt und beispielsweise zwischen zwei Startversuchen nureine kurze Zeitspanne liegt, z.B. 30 Sekunden. Wie oben in Zusammenhang mit Fig. 8 be¬schrieben, wird in einer derartigen Situation bei manchen Ausführungsformen der Startenergie¬speicher ES mit Energie aus dem Energiespeicher B wieder aufgefüllt.

[00146] Bei weiteren Ausführungsformen wird die für den Startvorgang benötigte Energie nichtausschließlich aus dem Startenergiespeicher ES, sondern zusätzlich oder alternativ aus demEnergiespeicher B entnommen (Fig. 10). Dies ist beispielsweise in dem o.g. Notfall mehrereraufeinanderfolgender erfolgloser Startversuche sinnvoll, wenn das Ist-Energieniveau EC desStartenergiespeichers unter das Startfähigkeits-Energieniveau EDstart abgesunken oder garbereits den Minimalwert erreicht hat. Hierzu verfügt der DC/DC-Wandler DCC über die entspre¬chenden elektrischen Eigenschaften. Er ist ein Spannungsrichter für Gleichspannung DC undwandelt die niedrige Spannung aus dem Energiespeicher B in eine vom Startergenerator SGbenötigte Energie höherer Spannung um. In diesem Fall ist die Leistungskapazität des DC/DC-Wandlers vergleichbar mit der des Gleichrichters PI.

[00147] Fig. 11 zeigt ein schematisches Diagramm zur Bestimmung der Ladeleistung desStartenergiespeichers ES. Diese ist als eine Funktion des Ladestroms I definiert. Letzterer wirdbei manchen Ausführungsformen aus Komfortgründen begrenzt, insbesondere um das Dreh¬moment SGT des Startergenerators SG auf einem für den Fahrer des Fahrzeugs akzeptablenNiveau zu halten. Damit ergibt sich eine maximale Ladeleistung des Startenergiespeichers ES.Die Begrenzung des Ladestroms I hängt beispielsweise vom eingelegten Gang GS des Getrie¬bes MT, von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs und von der Rotordrehzahl RS des Startergene¬rators SG ab.

[00148] Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, wie ein Startergenerator in einemFahrzeug so gesteuert werden kann, dass eine effiziente Nutzung der erzeugten Energie er¬reicht werden kann und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann.

Claims (14)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Steuerung der Erzeugung elektrischer Energie in einem Fahrzeug mit Ver¬brennungsmotor (ICE), der mit einem Startergenerator (SG) gekoppelt ist, wobei die vomStartergenerator (SG) erzeugte Energie in einem Startenergiespeicher (ES) einspeicherbarist, wobei ein Soll-Energieniveau (ED) des Startenergiespeichers (ES) abhängig von we¬nigstens einem Fahrbetriebszustand und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) bestimmtwird, wobei das Ist-Energieniveau (Ec) des Startenergiespeichers (ES) dem Soll-Energieniveau (Ed) nachgeführt wird, mit folgenden Schritten: • Ändern des Soll-Energieniveaus (ED) im Fahrbetriebszustand Fahren, so dass es kleinerals ein Bezugsenergieniveau ist, • Ändern des Soll-Energieniveaus (ED) im Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbe¬trieb derart, dass es gleich dem oder größer als das Bezugsenergieniveau ist. gekennzeichnet dadurch, dass das Bezugsenergieniveau einen für den Start des Ver¬brennungsmotors ausreichendem Startfähigkeits-Energieniveau (EDstart) zugeordnet wird,wobei im Fahrbetriebszustand Stopp das Ist- Energieniveau (Ec) des Startenergiespeichers(ES) wenigstens dem Startfähigkeits-Energieniveau (EDstart) entspricht, und dass das Soll-Energieniveau (Ed) des Startenergiespeichers (ES) das Startfähigkeits-Energieniveau (ED.start) im Fahrbetriebszustand Fahren weniger unterschreitet, als es das Startfähigkeits-Energieniveau (EDstart) bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit im FahrbetriebszustandBremsen oder Schubbetrieb überschreitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug mit einer Start-Stopp-Automatik ausge¬rüstet ist, ein automatischer Wiederstart durch den Startergenerator (SG) ausgeführt wirdund die dazu benötigte Energie dem Startenergiespeicher (ES) entnommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Soll-Energieniveau (ED) innerhalb einesFahrbetriebszustands in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) geändert wird.
4. 4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Soll-Energieniveau (ED) desStartenergiespeichers (ES) im Fahrbetriebszustand Fahren mit zunehmender Fahrzeugge¬schwindigkeit (Vs) verringert wird.
5. 5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei beim Wechsel des Fahrbetriebzu¬stands von Fahren zu Bremsen oder von Fahren zu Schubbetrieb das Soll-Energieniveau(Ed) des Startenergiespeichers (ES) erhöht wird, so dass es höher als das Startfähigkeits-Energieniveau (ED®tart) ist.
6. 6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Soll-Energieniveau (ED) desStartenergiespeichers (ES) im Fahrbetriebszustand Bremsen oder Schubbetrieb mit ab¬nehmender Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) erniedrigt wird, wobei es größer als das odergleich dem Startfähigkeits-Energieniveau (EDstart) ist.
7. 7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Gradient des Soll-Energieniveaus(Ed) des Startenergiespeichers (ES) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit va¬riiert.
8. 8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Fahrbetriebszustände Fahren,Bremsen oder Schubbetrieb jeweils wenigstens einen Teilbereich aufweisen, in dem dasSoll-Energieniveau (ED) des Startenergiespeichers (ES) in Abhängigkeit von der Fahrzeug¬geschwindigkeit (Vs) verändert wird.
9. 9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Fahrbetriebszustände Fahren,Bremsen oder Schubbetrieb jeweils wenigstens einen Teilbereich umfassen, in dem dasSoll-Energieniveau (ED) des Startenergiespeichers (ES) nicht verändert wird.
10. 10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Nachführen des Ist-Energieni¬veaus (Ec) des Startenergiespeichers (ES) in dem Fall, dass es unter dem Soll-Energieni¬veau (Ed) liegt, dadurch erreicht wird, dass der Startergenerator (SG) als Generator betrie¬ben und die dadurch erzeugte Energie in den Startenergiespeicher (ES) eingespeichertwird.
11. 11. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Nachführen des Ist-Energie¬niveaus (Ec) des Startenergiespeichers (ES) in dem Fall, dass es über dem Soll-Energie¬niveau (Ed) liegt, ein Betreiben des Startergenerators (SG) im Leerlaufbetrieb umfasst.
12. 12. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Fahrzeug einen weiteren Ener¬giespeicher (B) zur Versorgung des Fahrzeugbordnetzes aufweist und zwischen dem Star¬tenergiespeicher (ES) und dem Energiespeicher (B) elektrische Energie ausgetauscht wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Nachführen des Ist-Energieniveaus (Ec) desStartenergiespeichers (ES) in dem Fall, dass es über dem Soll-Energieniveau (ED) liegt, ei¬nen Energiefluss vom Startenergiespeicher (ES) in den Energiespeicher (B) umfasst.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Energiefluss vom Startenergiespeicher (ES) in denEnergiespeicher (B) in Abhängigkeit des Ladungszustands des Energiespeichers (B) er¬folgt. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen