DE102007047819A1 - Verfahren zur Momentenverteilung bei einem parallelen Hybridfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Momentenverteilung zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest eine Elektromaschine und einen an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher, vorgeschlagen, im Rahmen dessen im hybriden Fahrbetrieb die Elektromaschine nur im generatorischen Bereich oder momentfrei betrieben wird, wobei die im an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher während des Hybridbetriebs ohne Lastpunktabsenkung des Verbrennungsmotors durch den generatorischen Betrieb der Elektromaschine gespeicherte elektrische Energie reserviert wird, um durch reine elektrische Fahrt verbraucht zu werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Momentenverteilung zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest eine Elektromaschine und einen an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge umfassend ein Hybridgetriebe bekannt. Sie umfassen zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor zumindest einen Elektromotor bzw. eine elektrische Maschine. Bei seriellen Hybridfahrzeugen wird ein Generator vom Verbrennungsmotor angetrieben, wobei der Generator den die Räder antreibenden Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt. Des weiteren sind parallele Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen eine Addition der Drehmomente des Verbrennungsmotors und zumindest einer mit dem Verbrennungsmotor verbindbaren elektrischen Maschine erfolgt. Hierbei sind die elektrischen Maschinen mit dem Riementrieb oder mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbindbar. Die vom Verbrennungsmotor und/oder der zumindest einen elektrischen Maschine erzeugten Drehmomente werden über ein nachgeschaltetes Getriebe an die angetriebene Achse übertragen.
  • Beispielsweise ist im Rahmen der DE 10 2006 019 679 A1 ein Antriebsstrang mit einem elektrisch verstellbaren Hybridgetriebe und einem elektrohydraulischen Steuersystem, mehreren elektrischen Leistungseinheiten und mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen bekannt. Hierbei können die Drehmomentübertragungsmechanismen durch das elektrohydraulische Steuersystem selektiv eingerückt werden, um vier Vorwärtsgänge, einen neutralen Zustand, eine elektrische Betriebsart mit niedriger und hoher Drehzahl, eine elektrisch verstellbare Betriebsart mit niedriger und hoher Drehzahl und eine Berghalte-Betriebsart bereitzustellen.
  • Aus der DE 10 2005 057 607 B3 ist ein Hybridantrieb für Fahrzeuge bekannt, zumindest beinhaltend einen Hauptmotor, insbesondere eine Brennkraftmaschine, einen Generator, einen Elektromotor und ein, ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger sowie Planetenräder aufweisendes Planetengetriebe, das mindestens eine Abtriebswelle beinhaltet. Hierbei ist vorgesehen, dass für einen ersten Fahrbereich des Fahrzeuges zur Addition der Drehmomente die Antriebswellen des Hauptmotors und des Elektromotors auf das Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt sind und für einen weiteren Fahrbereich einer der beiden Motoren zur mechanischen Addition der Drehzahlen entsprechend dem Überlagerungsprinzip kraftschlüssig auf das Hohlrad des Planetengetriebes koppelbar ist.
  • Aufgabe einer Momentenverteilung bzw. einer Hybrid-Betriebsstrategie bei Hybridfahrzeugen ist die Verteilung des Fahrerwunschmoments bzw. der Fahrerwunschleistung auf den Verbrennungsmotor und die zumindest eine Elektromaschine, wenn Verbrennungsmotor und Elektromaschine wirkverbunden sind bzw. wenn bei Hybridsystemen mit einem integrierten Starter/Generator alle Kupplungen haften. Ein Teil einer Hybrid-Betriebsstrategie ist die so genannte Lastpunktverschiebung, durch die der Verbrennungsmotor einerseits in einen Betriebsbereich verbesserten spezifischen Verbrauchs gebracht werden kann und andererseits der Ladezustand des Energiespeichers beeinflusst werden kann.
  • Eine Lastpunktverschiebung kann als Lastpunktanhebung oder Lastpunktabsenkung ausgeführt werden. Im Fall einer Lastpunktanhebung erbringt der Verbrennungsmotor mehr Moment als das Fahrerwunschmoment, wobei die zumindest eine Elektromaschine des Fahrzeugs die Differenz generatorisch ausgleicht, sodass die Summe der Momente des Verbrennungsmotors und der Elektromaschine dem Fahrerwunschmoment entspricht und der Energiespeicher aus Kraftstoffenergie geladen wird.
  • Im Fall einer Lastpunktabsenkung erbringt der Verbrennungsmotor weniger Moment als das Fahrerwunschmoment, wobei die Elektromaschine die Differenz motorisch ausgleicht, sodass die Summe der Momente des Verbrennungsmotors und der Elektromaschine dem Fahrerwunschmoment entspricht; durch den motorischen Betrieb der Elektromaschine wird der Energiespeicher entladen.
  • Aus der DE 10 2004 043 589 A1 der Anmelderin ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges bekannt. Die bekannte Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zur Bestimmung eines von aktuellen dynamischen oder ökonomischen Fahrweise des Fahrers abhängigen Soll-Ladezustandes eines Energiespeichers des Fahrzeugs, sowie zur Bestimmung des aktuellen Betriebsfalls des Antriebsstranges in Abhängigkeit von dem Soll-Ladezustand des Energiespeichers. Des weiteren umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung für die wenigstens eine Elektromaschine des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Soll-Ladezustand und dem aktuellen Betriebsfall des Antriebsstranges und eine Einrichtung zur Bestimmung der Soll-Antriebsleistung für den Verbrennungsmotor und die wenigsten eine Elektromaschine in Abhängigkeit von der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung.
  • Aus der DE 10 2005 044 828 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines optimalen Betriebspunktes bei Fahrzeugen bekannt, die einen Hybridantrieb mit einer Verbrennungsmaschine und einer Elektromaschine aufweisen. Dabei werden in einem ersten Schritt in einem ersten Koordinator Betriebspunktdaten unter Verwendung mindestens eines abgespeicherten Kennfeldes ermittelt und in einem zweiten Schritt in einem zweiten Koordinator die im ersten Koordinator ermittelten Betriebspunktdaten unter Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens der Fahrzeugaggregate optimiert.
  • Aus der DE 10 2005 044 268 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Ladezustands eines Energiespeichers oder des Energieflusses in einem Hybridfahrzeug bekannt, im Rahmen dessen der Ladezustand oder der Energiefluss in Abhängigkeit einer Kostenfunktion für den Energieverbrauch oder den Emissionsausstoß gesteuert oder geregelt wird. Insbesondere werden bei der Durchführung des Verfahrens die Kosten für die elektrische Energie bei Bezug aus dem Energiespeicher, die Kosten für die elektrische Energie bei Bezug aus dem Verbrennungsmotor, sowie die Kosten für die mechanische Energie bei Bezug aus dem Energiespeicher und aus dem Verbrennungsmotor berücksichtigt, wobei unter Verwendung einer Schar von Energiekostenvektoren Solldrehmomente für den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine ermittelt werden.
  • Des weiteren geht aus der DE 699 32 487 T2 ein Steuer/Regelverfahren für ein Hybridfahrzeug hervor, bei dem der gegenwärtige Ladezustand des Energiespeichers überwacht wird, wobei für den Fall, dass dieser auf eine Schwelle absinkt, die Funktion des Verbrennungsmotors vom Entladen zum Laden des Energiespeichers umgeschaltet wird.
  • Ferner ist aus der WO 2006/111434 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Antriebs bekannt, mit wenigstens einem Verbrennungsmotor und wenigstens einer mit dem wenigstens einen Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelten Elektromaschine sowie mit wenigstens einem mit der wenigstens einen Elektromaschine und dem wenigstens einen Verbrennungsmotor wirkverbundenen Energiespeicher in einem elektrischen Bordnetz, wobei der wenigstens eine Verbrennungsmotor und die wenigstens eine Elektromaschine ein angefordertes Antriebssollmoment im Wesentlichen gemeinsam erzeugen. Hierbei ist vorgesehen, dass eine momentane elektromotorische Drehmoment reserve der einen oder mehreren Elektromaschine(n) ermittelt wird und bei einer Vorgabe einer verbrennungsmotorischen Drehmomentreserve für den wenigstens einen oder für die mehreren Verbrennungsmotor(en) so berücksichtigt wird, dass die verbrennungsmotorische Drehmomentreserve minimal wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Momentenverteilung zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest eine Elektromaschine und einen an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher anzugeben, durch dessen Durchführung ein Betrieb des Verbrennungsmotors in ungünstigen Verbrauchsbereichen vermieden wird und die Elektromaschine optimal genutzt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus dem Unteranspruch hervor.
  • Demnach wird ein Verfahren zur Momentenverteilung zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor bei einem parallelen Hybridfahrzeug vorgeschlagen, im Rahmen dessen im hybriden Fahrbetrieb bzw. Hybridmodus die Elektromaschine nur im generatorischen Bereich oder momentfrei betrieben wird, wobei die im an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher gespeicherte elektrische Energie reserviert wird, um durch reine elektrische Fahrt verbraucht zu werden.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption, wonach keine Lastpunktabsenkung beim Verbrennungsmotor im Hybridbetrieb (Hybridmodus) durchgeführt wird, wird vermieden, dass der Verbrennungsmotor in Bereiche schlechteren spezifischen Verbrauchs kommt.
  • Um den Kraftstoffverbrauch weiter zu minimieren wird zudem vorgeschlagen, die während des Hybridbetriebs ohne Lastpunktabsenkung des Verbrennungsmotors im an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher durch den generatorischen Betrieb der Elektromaschine gespeicherte Energie in einer rein elektrische Fahrt zu verbrauchen, wobei das Hybridfahrzeug abwechselnd im beschriebenen Hybridmodus und im rein elektrischen Modus betrieben wird. In vorteilhafter Weise können durch die beschriebene Vorgehensweise mehr rein elektrische Fahranteile realisiert werden, als bei Betrieb eines Hybridfahrzeugs nach dem Stand der Technik.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006019679 A1 [0003]
    • - DE 102005057607 B3 [0004]
    • - DE 102004043589 A1 [0008]
    • - DE 102005044828 A1 [0009]
    • - DE 102005044268 A1 [0010]
    • - DE 69932487 T2 [0011]
    • - WO 2006/111434 A1 [0012]

Claims (2)

  1. Verfahren zur Momentenverteilung zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest eine Elektromaschine und einen an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher, dadurch gekennzeichnet, dass im hybriden Fahrbetrieb die Elektromaschine nur im generatorischen Bereich oder momentfrei betrieben wird, wobei die im an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher während des Hybridbetriebs ohne Lastpunktabsenkung des Verbrennungsmotors durch den generatorischen Betrieb der Elektromaschine gespeicherte elektrische Energie reserviert wird, um durch reine elektrische Fahrt verbraucht zu werden.
  2. Verfahren zur Momentenverteilung zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridfahrzeug abwechselnd im Hybridbetrieb ohne Lastpunktabsenkung und im rein elektrischen Modus betrieben wird.
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