DE102005029836A1 - Hybrid vehicle and method of operating such a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug (2) mit einem Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor (4) und mindestens eine Elektromaschine (6) umfasst, sowie mit einer Antriebsbatterie (22) zur Speisung der im Motorbetrieb arbeitenden Elektromaschine (6) und zur Wiederaufladung durch die im Generatorbetrieb arbeitende Elektromaschine (6). Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs. Es ist vorgesehen, dass die Antriebsbatterie (22) eine leistungsoptimierte Batterie (18) und eine energieoptimierte Batterie (20) umfasst, von denen in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Betriebszustand des Fahrzeugs (2) entweder die energieoptimierte Batterie (18) oder die leistungsoptimierte Batterie (20) zur Speisung der Elektromaschine (6) eingesetzt bzw. von dieser wieder aufgeladen wird.The invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle (2) with a hybrid drive, which comprises an internal combustion engine (4) and at least one electric machine (6), as well as with a drive battery (22) for feeding the electric machine (6) operating in motor mode and for Recharging by the electric machine (6) working in generator mode. The invention further relates to a method for operating such a vehicle. It is provided that the drive battery (22) comprises a performance-optimized battery (18) and an energy-optimized battery (20), of which either the energy-optimized battery (18) or the performance-optimized battery (depending on an instantaneous operating state of the vehicle (2) 20) is used to feed the electric machine (6) or is recharged by it.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Hybridantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.The The invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with a hybrid drive according to the preamble of claim 1, and a method for operating such a vehicle according to the generic term of claim 5.

Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb besitzen neben einer Verbrennungskraftmaschine mindestens eine Elektromaschine, die mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, eine Antriebsbatterie, aus der die Elektromaschine im Motorbetrieb die benötigte elektrische Energie entnimmt und die von der Elektromaschine im Generatorbetrieb wieder aufgeladen wird, sowie eine zur Regelung der Entlade- und Aufladezyklen der Antriebsbatterie dienende Batteriesteuerung, die eine Überschreitung vorgegebener Grenzwerte des Ladezustandes bzw. Ladestroms der Antriebsbatterie verhindern soll. Neben der zumeist als NiMH-Batterie ausgebildeten Antriebsbatterie weisen Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb in der Regel noch eine weitere, als Blei-/Säure-Batterie ausgebildete Batterie zur Versorgung ihres 12 V-Bordnetzes auf.motor vehicles with hybrid drive in addition to a combustion engine at least one electric machine with a drive train of the Motor vehicle is coupled, a drive battery from which the Electric machine in engine operation takes the required electrical energy and recharged by the electric machine in generator mode and to control the discharge and charge cycles of the Drive battery serving battery control that exceeded predetermined limits of the state of charge or charging current of the drive battery should prevent. In addition to the mostly trained as NiMH battery Traction battery have motor vehicles with hybrid drive in the Usually yet another, designed as a lead / acid battery to supply its 12 V electrical system.

Bei der Auslegung von Batterien ist allgemein entweder eine Optimierung in Richtung Energie oder in Richtung Leistung möglich, da für jede Richtung bestimmte Maßnahmen erforderlich sind, die eine gleichzeitige Optimierung in der anderen Richtung erschweren. Es wird daher zumeist ein Kompromiss gewählt, der sowohl eine gewisse Energie- und Leistungsoptimierung ermöglicht. Solche Kompromisse sind jedoch nur in einem begrenzten Ausmaß möglich, da die Lebensdauer der Batterien unter den jeweils vorgegebenen Betriebsbedingungen von den verwendeten Konstruktionsparametern der Batterien, wie Elektrodenmaterial, Elektrodenfläche und Gewicht beeinflusst wird. Bei zentralen Antriebsbatterien von Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb sind zudem der Stromaufnahme bei der Wiederaufladung (Rekuperation) enge Grenzen gesetzt.at The design of batteries is generally either an optimization towards energy or in the direction of performance possible, because for each direction certain actions are required, a simultaneous optimization in the other Complicate direction. It is therefore usually chosen a compromise that allows both a certain energy and performance optimization. However, such compromises are only possible to a limited extent since the life of the batteries under the given operating conditions from the used design parameters of the batteries, such as electrode material, electrode area and weight is affected. For central drive batteries of Motor vehicles with hybrid drive are also the power consumption at the recharging (recuperation) set narrow limits.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Fahrzeug mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verwendung einer Antriebsbatterie aus einer energieoptimierten und einer leistungsoptimierten Batterie eine Optimierung des Gesamtsystems sowohl in Richtung Energie als auch in Richtung Leistung ermöglicht wird. Außerdem wird auch die Auslegung des Gesamtsystems vereinfacht, wenn dieses zwei Batterien umfasst, bei denen jeweils nur ein einziges Optimierungskriterium, d.h. Leistung oder Energie, berücksichtigt werden muss. Darüber hinaus besteht ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugs darin, dass die Lebensdauer der Antriebsbatterie verlängert werden kann.The vehicle according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the other hand Advantage that by using a drive battery from a energy-optimized and a performance-optimized battery Optimizing the overall system in terms of energy as well towards performance becomes. Furthermore It also simplifies the design of the overall system, if this includes two batteries, each of which has only one optimization criterion, i.e. Power or energy, taken into account must become. About that In addition, there is another advantage of the vehicle according to the invention in that the life of the drive battery is extended can.

Als energieoptimierte Batterie wird im Rahmen dieser Erfindung ein hinsichtlich seines Energiespeichervermögens optimiertes robustes elektrochemisches System mit relativ wenigen aber dicken Elektrodenplatten, einem verhältnismäßig großen Energieinhalt aber einer begrenzten Anzahl von möglichen Ladezyklen bezeichnet, das bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug vorzugsweise von einer NiMH-Batterie gebildet wird, während als leistungsoptimierte Batterie ein hinsichtlich seiner Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe optimiertes kondensatorähnliches System mit großer Elektrodenfläche, einer im Verhältnis größeren Energiedichte und einer sehr viel höheren Anzahl von möglichen Ladezyklen bezeichnet wird, das bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug vorzugsweise von einer Supercap-Batterie gebildet wird.When energy-optimized battery is in terms of this invention in terms of its energy storage capacity optimized robust electrochemical system with relatively few but thick electrode plates, a relatively large amount of energy but one limited number of possible Charging cycles referred to, preferably in the vehicle according to the invention of a NiMH battery is formed while as a performance-optimized battery in terms of its power consumption or power output optimized capacitor-like system with large electrode area, one in relation to greater energy density and a much higher one Number of possible Charging cycles is called, in the vehicle according to the invention preferably from a supercap battery is formed.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Fahrzeug eine Batteriesteuerung umfasst, die in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder vom jeweiligen Ladezustand entweder die leistungsoptimierte Batterie oder die energieoptimierte Batterie mit der Elektromaschine verbindet, um diese letztere im Motorbetrieb zu speisen bzw. im Generatorbetrieb die mit der Elektromaschine verbundene Batterie aufzuladen.A preferred embodiment of the invention provides that the vehicle includes a battery controller that is responsive to an instantaneous one Operating state of the vehicle and / or the respective state of charge either the power-optimized battery or the energy-optimized one Battery with the electric machine connects to this latter in the To feed motor operation or in generator mode with the electric machine Charge connected battery.

Dazu werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren Verteilungsregeln aufgestellt, d.h. Regeln, mit denen für den Betrieb des Fahrzeugs mit Hybridantrieb festgelegt wird, unter welchen Bedingungen die leistungsoptimierte Batterie bzw. die energieoptimierte Batterie wiederaufgeladen bzw. zur Speisung der Elektromaschine eingesetzt werden soll, wobei neben dem augenblicklichen Ladezustand der Batterien, wie bei herkömmlichen Hybridfahrzeugen, vor allem die von der Elektromaschine benötigte bzw. erzeugte Leistung als Verteilungskriterium herangezogen wird.To be according to the method of the invention distribution rules placed, i. Rules with which to operate the vehicle Hybrid drive is determined under what conditions the performance-optimized Battery or the energy-optimized battery recharged or to Power supply of the electric machine is to be used, in addition to The current state of charge of the batteries, as in conventional Hybrid vehicles, especially those required by the electric machine or generated power is used as a distribution criterion.

In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei vorgesehen, dass von der Elektromaschine immer dann die leistungsoptimierte Batterie aufgeladen wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert übersteigt, der vorzugsweise bei etwa 50 km/h liegt, und das Fahrzeug bei dieser Geschwindigkeit unter Rückgewinnung von elektrischer Energie abgebremst wird. Da die kinetische Energie des Fahrzeugs mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs steigt, wird beim Bremsen des mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugs in kurzer Zeit viel elektrische Energie erzeugt, die von der leistungsoptimierten Batterie problemlos aufgenommen werden kann, während eine Zufuhr in die energieoptimierte Batterie infolge eines übermäßig hohen Ladestroms oder einer übermäßig hohen Änderung des Ladezustands zu einer Verminderung der Lebensdauer führen könnte.In a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the power-optimized battery is always charged by the electric machine when the speed of the vehicle exceeds a predetermined value, which is preferably about 50 km / h, and the vehicle at this speed with recovery is slowed down by electrical energy. As the kinetic energy of the vehicle increases with the speed of the vehicle, braking the high-speed vehicle generates a large amount of electrical energy in a short time, which is easily absorbed by the performance-optimized battery while feeding into the energy-optimized battery could result in a reduction of the life due to an excessively high charging current or an excessively large change in the state of charge.

Um andererseits jedoch auch das große Energiespeichervermögen der energieoptimierten Batterie optimal auszunutzen, wird diese immer dann aufgeladen, wenn beim Abbremsen des Fahrzeugs die Dauer des Bremsvorgangs eine vorbestimmte Zeit übersteigt und damit der anfänglich hohe Energiefluss auf ein Niveau abgesunken ist, das weder zu einem übermäßig hohen Ladestrom noch zu einer übermäßigen Änderung des Ladezustands der energieoptimierten Batterie führt. Die vorbestimmte Zeit kann entweder eine festgelegte Zeitspanne sein, die zum Beispiel etwa 3 Sekunden beträgt, kann jedoch alternativ auch von der Ausgangsgeschwindigkeit zu Beginn des Bremsvorgangs abhängig sein, wobei sie bei einer hohen Ausgangsgeschwindigkeit länger und bei einer niedrigeren Ausgangsgeschwindigkeit kürzer ist.Around On the other hand, however, the great energy storage capacity of optimally exploiting energy-optimized battery, this is always then charged when the vehicle is decelerating the duration of the Braking process exceeds a predetermined time and thus the initially high Energy flow has dropped to a level that is neither too high Charging current still causing an excessive change the state of charge of the energy-optimized battery leads. The predetermined time can either be a fixed period of time which is about 3 seconds, for example, but may alternatively also from the initial speed at the beginning of the braking process dependent be longer and at a high initial speed shorter at a lower initial speed.

Was die Stromversorgung der im Motorbetrieb arbeitenden Elektromaschine angeht, so wird diese vorzugsweise bei normalen Belastungen aus der energieoptimierten Batterie und bei kurzzeitigen hohen Belastungen aus der leistungsoptimierten Batterie gespeist, zum Beispiel indem die Stromaufnahme der Elektromaschine im Motorbetrieb gemessen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromwerts die Elektromaschine mit der leistungsoptimierten Batterie verbunden wird.What the power supply of operating in engine operation electric machine is concerned, this is preferably under normal loads from the energy-optimized battery and short-term high loads powered by the power optimized battery, for example by the current consumption of the electric machine measured in engine operation and when crossing a predetermined current value, the electric machine with the power optimized Battery is connected.

Allgemein wird die energieoptimierte Batterie im normalen zyklischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs, das heißt bei den im Stadtverkehr üblichen Geschwindigkeiten von maximal 50 bis 60 km/h, mit der energieoptimierten Batterie verbunden sein, da unter diesen Bedingen kaum Betriebszustände auftreten, durch die ihre Lebensdauer infolge eines übermäßigen Lade- oder Entladestroms oder infolge einer Veränderung ihres Ladezustands von mehr etwa +/– 5 % beeinträchtigt werden kann.Generally The energy-optimized battery is in normal cyclical driving of the vehicle, that is at the usual in city traffic Speeds of a maximum of 50 to 60 km / h, with the energy-optimized Battery be connected because under these conditions hardly operating conditions occur by their life due to excessive charging or discharging or as a result of a change their state of charge of more than +/- 5% can.

Selbstverständlich wird mindestens die energieoptimierte Batterie ähnlich wie bei konventionellen Hybridfahrzeugen auch immer dann wieder aufgeladen, wenn ihr Ladezustand einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, woraufhin die Elektromaschine im Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine als Generator betrieben werden kann, um die von ihr erzeugte elektrische Energie in die energieoptimierte Batterie zuzuführen.Of course it will at least the energy-optimized battery similar to conventional hybrid vehicles also recharged whenever its state of charge is a predetermined limit falls below, whereupon the electric machine in overrun the Internal combustion engine can be operated as a generator to the electrical energy generated by it in the energy-optimized To supply battery.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, dass die leistungsoptimierte Batterie zur Wiederaufladung der energieoptimierten Batterie dient, indem aus der leistungsoptimierten Batterie ein begrenzter Ladestrom in die energieoptimierte Batterie zugeführt wird, wenn der Ladezustand der letzteren einen vorbestimmten Wert unterschreitet und ggf. der Ladezustand der ersteren einen vorbestimmten Wert übersteigt.According to one Another preferred embodiment of the invention can also be provided be that the performance-optimized battery for recharging the energy-optimized battery is used by the power-optimized Battery is supplied with a limited charging current in the energy-optimized battery, when the state of charge of the latter falls below a predetermined value and possibly the state of charge of the former exceeds a predetermined value.

Durch die vorgenannten Maßnahmen können die beiden Batterien in der Nähe des Optimums ihrer Ladestromaufnahme betrieben werden, wobei bei einer zyklischen Belastung die leistungsoptimierte Batterie die energieoptimierte Batterie vorzugsweise derart unterstützt, dass die Änderung des Ladezustands der letzteren vorzugsweise immer kleiner als maximal +/– 5 % bleibt.By the aforementioned measures can the two batteries nearby the optimum of their charging current absorption are operated, wherein at a cyclic load the performance optimized battery the energy-optimized battery preferably supported such that the change the state of charge of the latter preferably always smaller than maximum +/- 5 % remains.

Durch den Einsatz der preiswerteren leistungsoptimierten Batterie kann zudem die teurere energieoptimierte Batterie geschont werden, wenn im Falle hoher Energieflüsse, wie bei einer Hochstromentladung oder einer Hochstromwiederaufladung, die leistungsoptimierte Batterie von der Batteriesteuerung mit der Elektromaschine verbunden wird.By the use of the cheaper power optimized battery can In addition, the more expensive energy-optimized battery can be spared, though in case of high energy flows, as with a high current discharge or a high current recharge, the Power optimized battery from the battery controller to the electric machine is connected.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below in an embodiment with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb; 1 a schematic view of a motor vehicle according to the invention with hybrid drive;

2 eine schematische Ansicht der Betriebsspannungen verschiedener Komponenten des Kraftfahrzeugs aus 1. 2 a schematic view of the operating voltages of various components of the motor vehicle 1 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 2 besitzt einen Hybridantrieb mit einer Verbrennungskraftmaschine 4 und einer Elektromaschine 6, die in bekannter Weise über ein Getriebe 8 mit einer Antriebsachse 10 des Kraftfahrzeugs 2 koppelbar sind. Während die Verbrennungskraftmaschine 4 über eine Kraftstoffleitung 12 mit einem Kraftstofftank 14 verbunden ist, ist die Elektromaschine 6 über einen Wechselrichter 16 wahlweise entweder mit einer energieoptimierten Batterie 18 oder einer leistungsoptimierten Batterie 20 verbindbar, die gemeinsam eine Antriebsbatterie 22 des Kraftfahrzeugs 2 bilden. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst weiter ein Motorsteuergerät 24, das die Verbrennungskraftmaschine 4 steuert, sowie eine Batteriesteuerung 26, die in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 2 und/oder von einem jeweiligen Ladezustand der Batterien 18, 20 über den Wechselrichter 16 entweder die energieoptimierte Batterie 18 oder die leistungsoptimierte Batterie 20 mit der Elektromaschine 6 verbindet. Eine übergeordnete Steuerung 28 steuert das Zusammenwirken der Verbrennungskraftmaschine 4 und der Elektromaschine 6, das heißt welche der beiden Maschinen 4, 6 gerade als Antrieb für das Kraftfahrzeug 2 eingesetzt wird, und legt im Zusammenwirken mit der Batteriesteuerung 26 fest, ob die Elektromaschine 6 im Motor- oder Generatorbetrieb betrieben wird. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst weiter eine Blei-/Säure-Batterie 30, die über einen Gleichspannungstransformator 32 von der energieoptimierten Batterie 18 wiederaufgeladen wird.This in 1 illustrated motor vehicle 2 has a hybrid drive with an internal combustion engine 4 and an electric machine 6 in a known manner via a gearbox 8th with a drive axle 10 of the motor vehicle 2 can be coupled. While the internal combustion engine 4 over a fuel line 12 with a fuel tank 14 connected is the electric machine 6 via an inverter 16 Optionally with either an energy-optimized battery 18 or a performance-optimized battery 20 connectable, which together a drive battery 22 of the motor vehicle 2 form. The car 2 further comprises an engine control unit 24 that the internal combustion engine 4 controls, as well as a battery control 26 which depends on an instantaneous operating state of the motor vehicle 2 and / or from a respective state of charge of the batteries 18 . 20 over the inverter 16 either the energy-optimized battery 18 or the performance-optimized battery 20 with the electric machine 6 combines. A higher-level controller 28 controls the interaction of the internal combustion engine 4 and the electric machine 6 that is, which of the two machines 4 . 6 just as a drive for the motor vehicle 2 is used, and in cooperation with the battery control 26 determines if the electric machine 6 is operated in motor or generator mode. The car 2 further includes a lead / acid battery 30 connected via a DC voltage transformer 32 from the energy-optimized battery 18 is recharged.

Wie am besten in 2 dargestellt, werden elektrische Komponenten des Kraftfahrzeugs 2 mit einer von drei verschiedenen Gleichspannungen betrieben, nämlich mit 14 V, 42 V oder > 250 V. Die zu erst genannte Spannung von 14 V stellt die Nennspannung der Blei-/Säure-Batterie 30 und eines von dieser gespeisten Bordnetzes des Kraftfahrzeugs 2 dar, während es sich bei der zuletzt genannten Spannung um die Nennspannung der aus einer NiMH-Batterie bestehenden energieoptimierten Batterie 18 bzw. der aus einer Supercap-Batterie bestehenden leistungsoptimierten Batterie 20 handelt.How best in 2 shown, are electrical components of the motor vehicle 2 operated with one of three different DC voltages, namely with 14 V, 42 V or> 250 V. The first mentioned voltage of 14 V sets the nominal voltage of the lead / acid battery 30 and one of these powered on-board network of the motor vehicle 2 while the latter voltage is the rated voltage of the NiMH battery energy-optimized battery 18 or the power-optimized battery consisting of a supercap battery 20 is.

Während für eine Beleuchtung 34 des Kraftfahrzeugs, für Stellmotoren 36 von Fensterhebern, Außenspiegeln, Schiebedächern oder dergleichen, für Multimediageräte 38 und für Steuergeräte, wie das Motorsteuergerät 24, die Batteriesteuerung 26 und die Steuerung 28, eine Betriebsspannung von 14 V vorgesehen ist, die von der Blei-/Säure-Batterie 30 bereitgestellt wird, können Elektromotoren 40 von Pumpen, Lüftern oder Scheibenwischern entweder mit einer Betriebsspannung von 14 V oder mit einer Betriebsspannung von 42 V betrieben werden, die mittels des Transformators 32 aus der Spannung von > 250 V erzeugt wird, wobei der Strom wegen der mäßigen Stromstärken entsprechend dem augenblicklichen Bedarf von der energieoptimierten Batterie 20 geliefert wird, so dass für diese Spannung kein Speicher benötigt wird. Eine elektrische Servolenkung 42 des Kraftfahrzeugs 2, eine Ventilsteuerung 44 der Verbrennungskraftmaschine 4, sowie eine elektrohydraulische Bremse 46 und eventuelle elektrische Zusatzheizungen 48 des Fahrzeugs werden ebenfalls mit dieser Spannung von 42 V betrieben und von der energieoptimierten Batterie 18 über den Transformator 32 versorgt, während eine elektromotorische Bremse 50 vorzugsweise bei einer Spannung von > 250 V betrieben und wegen der hohen Stromstärken im Betrieb von der leistungsoptimierten Batterie 20 versorgt wird. Sofern die elektromotorische Bremse 50 und/oder eine elektrische Lenkung 52 als XBW-Komponenten ausgebildet sind, muss auch die energieoptimierte Batterie 18 auf eine Hochstromentladung ausgelegt werden, um bei einem Ausfall der leistungsoptimierten Batterie 20 für eine Redundanz zu sorgen. Wenn die elektrische Lenkung 52 nicht wie dargestellt mit einer Spannung von 42 V sondern wie die elektromotorische Bremse 50 mit einer Spannung von > 250 V betrieben wird, können die übrigen Komponenten 42, 44, 48, 46 mit einer Spannung von 14 V betrieben werden, wodurch eine Stufe des Transformators 32 entbehrlich wird.While for a lighting 34 of the motor vehicle, for servomotors 36 of window regulators, exterior mirrors, sunroofs or the like, for multimedia devices 38 and for control devices, such as the engine control unit 24 , the battery control 26 and the controller 28 , an operating voltage of 14 V is provided by the lead / acid battery 30 can be provided, electric motors 40 be operated by pumps, fans or windscreen wipers either with an operating voltage of 14 V or with an operating voltage of 42 V, by means of the transformer 32 is generated from the voltage of> 250 V, the current due to the moderate currents corresponding to the current needs of the energy-optimized battery 20 is supplied so that no memory is needed for this voltage. An electric power steering 42 of the motor vehicle 2 , a valve control 44 the internal combustion engine 4 , as well as an electrohydraulic brake 46 and any additional electric heaters 48 of the vehicle are also operated with this voltage of 42 V and the energy-optimized battery 18 over the transformer 32 supplied while an electromotive brake 50 preferably operated at a voltage of> 250 V and because of the high currents in the operation of the power optimized battery 20 is supplied. If the electromotive brake 50 and / or an electric steering 52 As XBW components are formed, also the energy-optimized battery 18 be designed for a high-current discharge, in case of failure of the power-optimized battery 20 to provide for redundancy. When the electric steering 52 not as shown with a voltage of 42 V but as the electromotive brake 50 operated with a voltage of> 250 V, the remaining components 42 . 44 . 48 . 46 operated with a voltage of 14 V, creating a stage of the transformer 32 becomes unnecessary.

Zur Versorgung der im Motorbetrieb arbeitenden Elektromaschine 6 wird im zyklischen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 2 vor allem die energieoptimierte Batterie 18 eingesetzt, da sie unter solchen Betriebszuständen unter mittlerer Strombelastung entladen bzw. wieder aufgeladen werden kann. Demgegenüber wird die leistungsoptimierte Batterie 20 vor allem im Fall einer kurzzeitigen Hochstrom-Entladung bzw. Wiederaufladung eingesetzt, wie sie zum Beispiel auftritt, wenn im Motorbetrieb der Elektromaschine 6 eine stärkere Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 2 angefordert wird bzw. wenn das Kraftfahrzeug 2 bei hoher Fahrtgeschwindigkeit abgebremst und dabei von der im Generatorbetrieb arbeitenden Elektromaschine 6 eine große elektrische Leistung abgegeben wird. Der Einsatz der jeweils gewünschten Batterie 18 bzw. 20 wird mit Hilfe von zwei durch die Batteriesteuerung 26 angesteuerten Schaltern 54, 56 ( 1) zwischen dem Wechselrichter 16 und der Batterie 18 bzw. 20 ermöglicht, von denen jeweils immer einer geschlossen und der andere geöffnet ist.For supplying the electric machine operating in engine operation 6 is in the cyclical driving of the motor vehicle 2 especially the energy-optimized battery 18 used, since it can be discharged or recharged under medium operating conditions under such operating conditions. In contrast, the performance-optimized battery 20 used especially in the case of a short-term high-current discharge or recharging, as occurs, for example, when in engine operation of the electric machine 6 a stronger acceleration of the motor vehicle 2 is requested or if the motor vehicle 2 braked at high travel speed and thereby of the working in the generator mode electric machine 6 a large electrical power is delivered. The use of the respective desired battery 18 respectively. 20 is done with the help of two by the battery control 26 controlled switches 54 . 56 ( 1 ) between the inverter 16 and the battery 18 respectively. 20 one of which is always closed and the other one open.

Zum Beispiel schließt die Batteriesteuerung 26 den Schalter 54 zwischen der energieoptimierten Batterie 18 und dem Wechselrichter 16 und öffnet den Schalter 56 zwischen der leistungsoptimierten Batte rie 20 und dem Wechselrichter 16, wenn sich das Kraftfahrzeug 2 mit einer Geschwindigkeit von weniger als etwa 50 km/h bewegt, wie dies typischerweise im Stadtverkehr der Fall ist. Da bei den im Stadtverkehr auftretenden Betriebszuständen in der Regel weder bei der Entladung noch bei der Wiederaufladung der Antriebsbatterie 22 hohe Energieflüsse auftreten, wird dort die energieoptimierten Batterie 18 eingesetzt, um die im Motorbetrieb arbeitende Elektromaschine 6 zu speisen, und wird umgekehrt von dieser auch wieder aufgeladen.For example, the battery controller will close 26 the switch 54 between the energy-optimized battery 18 and the inverter 16 and opens the switch 56 between the performance-optimized battery 20 and the inverter 16 when the motor vehicle 2 at a speed of less than about 50 km / h, as is typically the case in city traffic. As with the operating conditions occurring in city traffic usually neither in the discharge nor in the recharging of the drive battery 22 High energy flows occur, there is the energy-optimized battery 18 used to operate the engine operating in the engine mode 6 to feed, and in turn is recharged by this too.

Wenn hingegen das Kraftfahrzeug 2 schneller als etwa 50 km/h fährt und durch die Elektromaschine 6 abgebremst wird, die dabei einen Teil der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs 2 in elektrische Energie umwandelt; könnte es bei einer Wiederaufladung der energieoptimierten Batterie 18 vorkommen, dass sich deren Ladezustand um mehr als 5 % verändert, wodurch die Lebensdauer der Batterie 20 abnehmen kann. Wenn das Kraftfahrzeug 2 in einem solchen Betriebszustand abgebremst wird, wird daher der Schalter 54 zwischen der energieoptimierten Batterie 18 und dem Wechselrichter 16 geöffnet und der Schalter 56 zwischen der leistungsoptimierten Batterie 20 und dem Wechselrichter 16 geschlossen, wie in 1 dargestellt, so dass zumindest während der Anfangsphase der Abbremsung die leistungsoptimierte Batterie 20 von der Elektromaschine 6 wiederaufgeladen wird. Nach der Anfangsphase der Abbremsung, d.h. zum Beispiel 3 Sekunden nach dem Beginn des Bremsvorgangs, wird erneut der Schalter 56 geöffnet und der Schalter 54 geschlossen, um während einer ggf. anschließenden Endphase der Abbremsung die energieoptimierte Batterie 18 wiederaufzuladen.If, however, the motor vehicle 2 faster than about 50 km / h drives and through the electric machine 6 is braked while doing a part of the kinetic energy of the motor vehicle 2 converted into electrical energy; It could be a recharge of the energy-optimized battery 18 that their charge state changes by more than 5%, which increases the life of the battery 20 can lose weight. If the motor vehicle 2 is braked in such an operating condition, therefore, the switch 54 between the energy-optimized battery 18 and the inverter 16 opened and the switch 56 between the performance-optimized battery 20 and the inverter 16 closed, as in 1 shown so that at least during the initial phase of deceleration the performance optimized battery 20 from the electric machine 6 is recharged. After the initial phase of the deceleration, ie, for example, 3 seconds after the start of the braking operation, the switch again 56 opened and the switch 54 closed to the energy-optimized battery during a possibly subsequent final phase of the deceleration 18 recharge.

Durch die vorgenannten Verteilungsregeln kann vor allem die energieoptimierte Batterie 18 in der Nähe ihres Optimums der Lade stromaufnahme betrieben werden, d.h. einem Ladezustand mit optimaler Stromaufnahmefähigkeit unter Berücksichtigung ihres Tieftemperaturverhaltens, wobei ihre Ladezustandsänderung auf maximal +/– 5 % begrenzt werden kann, um für eine lange Nutzlebensdauer zu sorgen.Due to the aforementioned distribution rules, especially the energy-optimized battery 18 be operated in the vicinity of their Optimum the charging current consumption, ie a state of charge with optimum power handling capacity, taking into account their low temperature behavior, with their state of charge state can be limited to a maximum of +/- 5% to provide a long useful life.

Claims (10)

Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor und mindestens eine Elektromaschine umfasst, sowie mit einer Antriebsbatterie zur Speisung der im Motorbetrieb arbeitenden Elektromaschine und zur Wiederaufladung durch die im Generatorbetrieb arbeitende Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsbatterie (22) einen leistungsoptimierten elektrischen Speicher (18) und einen energieoptimierten elektrischen Speicher (20) umfasst.Vehicle, in particular a motor vehicle, with a hybrid drive, which comprises an internal combustion engine and at least one electric machine, and with a drive battery for feeding the electric machine operating in engine operation and for recharging by the electric machine operating in generator operation, characterized in that the drive battery ( 22 ) a power optimized electrical storage ( 18 ) and an energy-optimized electrical storage ( 20 ). Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leistungsoptimierte elektrische Speicher (20) eine Supercap-Batterie ist.Vehicle according to claim 1, characterized in that the power-optimized electric storage ( 20 ) is a supercap battery. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die energieoptimierte Batterie (18) eine NiMH-Batterie oder eine Blei-Batterie, oder eine Li-Ionen-Batterie ist.Vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the energy-optimized battery ( 18 ) is a NiMH battery or a lead battery, or a Li-ion battery. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Batteriesteuerung (26), die in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Betriebszustand des Fahrzeugs (2) entweder die leistungsoptimierte Batterie (18) oder die energieoptimierte Batterie (20) mit der Elektromaschine (6) verbindet.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized by a battery control ( 26 ), which depends on an instantaneous operating state of the vehicle ( 2 ) either the performance-optimized battery ( 18 ) or the energy-optimized battery ( 20 ) with the electric machine ( 6 ) connects. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Betriebszustand des Fahrzeugs (2) entweder die energieoptimierte Batterie (18) oder die leistungsoptimierte Batterie (20) aufgeladen wird.Method for operating a vehicle with a hybrid drive according to one of Claims 1 to 4, characterized in that, depending on an instantaneous operating state of the vehicle ( 2 ) either the energy-optimized battery ( 18 ) or the performance-optimized battery ( 20 ) is charged. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die leistungsoptimierte Antriebsbatterie (20) aufgeladen wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (2) einen vorbestimmten Wert übersteigt und das Fahrzeug (2) abgebremst wird.Method according to claim 5, characterized in that the power-optimized drive battery ( 20 ) is charged when the speed of the vehicle ( 2 ) exceeds a predetermined value and the vehicle ( 2 ) is slowed down. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die energieoptimierte Antriebsbatterie (18) aufgeladen wird, sobald die Dauer des Bremsvorgangs eine vorbestimmte Zeit übersteigt.A method according to claim 6, characterized in that the energy-optimized drive battery ( 18 ) is charged as soon as the duration of the braking operation exceeds a predetermined time. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Motorbetrieb arbeitende Elektromaschine (6) in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Betriebszustand des Fahrzeugs (2) entweder von der energieoptimierten Batterie (18) oder von der leistungsoptimierten Batterie (20) gespeist wird.Method for operating a vehicle with a hybrid drive according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the electric machine operating in engine operation ( 6 ) depending on an instantaneous operating state of the vehicle ( 2 ) either from the energy-optimized battery ( 18 ) or the performance-optimized battery ( 20 ) is fed. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (6) bei kurzzeitigen hohen Belastungen von der leistungsoptimierten Batterie (20) gespeist wird.Method according to claim 8, characterized in that the electric machine ( 6 ) at short-term high loads from the performance-optimized battery ( 20 ) is fed. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im zyklischen Fahrbetrieb bei mittlerer Last die energieoptimierte Antriebsbatterie (18) zur Speisung der im Motorbetrieb arbeitenden Elektromaschine (6) eingesetzt bzw. von der im Generatorbetrieb arbeitenden Elektromaschine (6) aufgeladen wird.Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that in cyclic driving at medium load, the energy-optimized drive battery ( 18 ) for feeding the engine operating in the engine mode ( 6 ) or used by the generator operating in the electric machine ( 6 ) is charged.
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