DE102007047821A1 - Method for optimizing energy recovery in a hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug vorgeschlagen, im Rahmen dessen während des Betriebs des Fahrzeugs für die kinetische Energie des Fahrzeugs im an die Elektromaschine des Fahrzeugs angeschlossenen Energiespeicher des Fahrzeugs Speicherplatz freigehalten wird, um eine Rückgewinnung der kinetischen Energie zu ermöglichen.A method for optimizing energy recovery in a hybrid vehicle is proposed in which memory is kept free during operation of the vehicle for the kinetic energy of the vehicle in the energy storage device of the vehicle connected to the electric machine of the vehicle, in order to enable a recovery of the kinetic energy.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, insbesondere bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest eine Elektromaschine und einen an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a method of optimization the energy recovery in a hybrid vehicle, in particular in a parallel hybrid vehicle comprising an internal combustion engine, at least one electric machine and one to the electric machine connected energy storage according to the preamble of claim 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.Out In the prior art are hybrid vehicles comprising a hybrid transmission known. They include in addition to the internal combustion engine at least one electric motor or an electric machine. at Serial hybrid vehicles become a generator of the internal combustion engine driven, wherein the generator driving the wheels Electric motor supplied with electrical energy. Furthermore are Parallel hybrid vehicles are known in which an addition of the torques the internal combustion engine and at least one with the internal combustion engine connectable electric machine is done. Here are the electrical Machines with the belt drive or with the crankshaft of the internal combustion engine connectable. The from the internal combustion engine and / or the at least one electric machine generated torques are over transmit a downstream transmission to the driven axle.

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.For example, under the DE 10 2006 019 679 A1 a powertrain having an electrically variable hybrid transmission and an electro-hydraulic control system, a plurality of electric power units and a plurality of torque-transmitting mechanisms known. Here, the torque-transmitting mechanisms may be selectively engaged by the electro-hydraulic control system to provide four forward speeds, a neutral state, a low and high speed electrical mode, a low and high speed electrically variable modes, and a hill hold mode.

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.From the DE 10 2005 057 607 B3 a hybrid drive for vehicles is known, at least including a main engine, in particular an internal combustion engine, a generator, an electric motor and a, a sun gear, a ring gear, a planet carrier and planetary gear exhibiting planetary gear, which includes at least one output shaft. It is provided that for a first driving range of the vehicle for adding the torques, the drive shafts of the main motor and the electric motor are coupled to the sun gear of the planetary gear and for another driving range of one of the two motors for mechanically adding the rotational speeds according to the superposition principle frictionally on the ring gear the planetary gear is coupled.

Aus der US 2005/0221947 A1 ist ein Antriebssteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb bekannt, bei dem eine Einrichtung vorgesehen ist, welche Signale liefert, die Betriebszustände des Fahrzeugs, des Verbrennungsmotors und der Elektromaschine anzeigen, wobei von der Steuerung des Hybridantriebs eine Start/Stopp Funktion ausgeführt wird, bei der anhand des Betriebszustands des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und vom Antriebsstrang abgekoppelt wird um in einem nächsten Schritt in Abhängigkeit von Signalen der Steuerung vom der Elektromaschine gestartet zu werden.From the US 2005/0221947 A1 is a drive control system for a motor vehicle with a hybrid drive is known in which a device is provided which provides signals indicating operating conditions of the vehicle, the internal combustion engine and the electric machine, wherein the controller of the hybrid drive, a start / stop function is performed, wherein On the basis of the operating state of the vehicle, the internal combustion engine is switched off and decoupled from the drive train in order to be started in a next step in response to signals from the controller of the electric machine.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, den an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher eines Hybridfahrzeugs durch Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeugs oder der Bremsenergie zu laden. Beispielsweise kann zu diesem Zweck die in der Schubphase des Fahrzeugs zur Verfügung stehende Bremsenergie (Rekuperationsenergie) genutzt werden und in elektrische Energie umgewandelt werden. Hierbei wird nach dem Stand der Technik die Rekuperationsenergie den Energiespeicher solange wie möglich zurückgeführt, ohne die aktuell vorhandene kinetische Energie des Fahrzeugs zu berücksichtigen.Out the prior art is known, connected to the electric machine Energy storage of a hybrid vehicle by using the kinetic To charge energy of the vehicle or braking energy. For example can be used for this purpose in the overrun phase of the vehicle standing braking energy (recuperation energy) can be used and be converted into electrical energy. This is after the State of the art the Rekuperationsenergie the energy storage as long returned as possible without the current to take account of existing kinetic energy of the vehicle.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest eine Elektromaschine und einen an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher anzugeben, durch dessen Durchführung die kinetische Energie des Fahrzeugs berücksichtigt und optimal genutzt wird.Of the The present invention is based on the object, a method for optimizing energy recovery in a hybrid vehicle, comprising an internal combustion engine, at least one electric machine and an energy storage connected to the electric machine by carrying out the kinetic energy of the Vehicle is considered and used optimally.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.These The object is solved by the features of claim 1. Further embodiments and advantages of the invention are apparent from the dependent claims.

Demnach wird ein Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, insbesondere einem parallelen Hybridfahrzeug vorgeschlagen, im Rahmen dessen während des Betriebs des Fahrzeugs, für die kinetische Energie des Fahrzeugs im an die Elektromaschine des Fahrzeugs angeschlossenen Energiespeicher des Fahrzeugs Speicherplatz freigehalten wird, um eine Rückgewinnung der kinetischen Energie zu ermöglichen.Therefore will be a method of optimizing energy recovery in a hybrid vehicle, in particular a parallel hybrid vehicle proposed during the operation of the Vehicle, for the kinetic energy of the vehicle in the connected to the electric machine of the vehicle energy storage the vehicle storage space is kept free to recuperate to enable the kinetic energy.

Gemäß der Erfindung wird der Ladevorgang des Energiespeichers des Fahrzeugs derart gesteuert, dass der Energiespeicher des Fahrzeugs zu keiner Zeit während des Fahrbetriebs an seine obere Ladegrenze gelangt; im Idealfall ist der Energiespeicher bei Stillstand des Fahrzeugs voll geladen. Durch das erfindungsgemäße Freihalten von Energiespeicherplatz kann beispielsweise beim Abbremsen des Fahrzeugs die gesamte kinetische Energie des Fahrzeugs in den Energiespeicher zurückgespeist werden.According to the invention, the charging process of the energy storage of the vehicle is controlled so that the energy storage of the vehicle to kei ner time reaches the upper limit of loading while driving; Ideally, the energy storage is fully charged at standstill of the vehicle. By keeping energy storage space free according to the invention, the entire kinetic energy of the vehicle can be fed back into the energy store, for example when the vehicle is being decelerated.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption kann die kinetische Energie im Fahrzeug zum Zweck der Energierückgewinnung Zeit optimal genutzt werden. Des weiteren wird die Lebensdauer des Energiespeichers erhöht, da die Grenzen für die normale Funktionalität enger gemacht werden können und es seltener notwendig wird, Belastungen in kritische Bereiche durchzuführen. Ferner werden die Kosten für den Energiespeicher reduziert, da dieser durch die Optimierung der Energierückgewinnung in vorteilhafter Weise kleiner dimensioniert werden kann.By the conception according to the invention can be kinetic Energy in the vehicle for the purpose of energy recovery Time to be used optimally. Furthermore, the life of the Energy storage increases, as the limits for the normal functionality can be made tighter and it becomes less necessary, loads in critical areas perform. Furthermore, the cost of the Energy storage is reduced as this is due to the optimization of energy recovery can be dimensioned smaller in an advantageous manner.

Gemäß der Erfindung werden die Grenzen für die zur Verfügung stehenden Lade- und Entladenergien bzw. die Belastungsgrenzen des an die Elektromaschine des Fahrzeugs angeschlossenen Energiespeichers des Fahrzeugs im Energiespeicher-Modul der Steuerung bestimmt und können dynamisch verändert werden, sodass während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs ein Speicherplatz für die Fahrzeug vorhandene kinetische Energie reserviert werden kann.According to the Invention will limit the available standing charging and discharging energies or the load limits of connected to the electric machine of the vehicle energy storage of the vehicle in the energy storage module of the controller determines and can be changed dynamically, so while driving the vehicle a storage space for the Vehicle existing kinetic energy can be reserved.

Beispielsweise können während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs die Grenzen für die zur Verfügung stehenden Lade- und Entladenergien derart verändert werden, dass im Energiespeicher ein Energiespeicherplatz vorhanden ist, welcher der aktuellen kinetischen Energie des Fahrzeugs EKin = ½·m·v2 entspricht, wobei m die Fahrzeugmasse und v die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.For example, during driving of the vehicle, the limits for the available charging and discharging energies can be changed such that an energy storage space is present in the energy store which corresponds to the current kinetic energy of the vehicle E Kin = ½ * m * v 2 , where m the vehicle mass and v is the vehicle speed.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass unter Berücksichtigung von GPS-Daten die potentielle Energie analog zur kinetischen Energie vorausschauend berücksichtigt wird, so dass die Grenzen für die zur Verfügung stehenden Lade- und Entladenergien derart dynamisch verändert werden, dass im Energiespeicher ein Energiespeicherplatz vorhanden ist, welcher der Summe aus der aktuellen kinetischen Energie des Fahrzeugs EKin = ½·m·v2 und der aktuellen potentiellen Energie des Fahrzeugs entspricht.In the context of an advantageous development of the invention, it is provided that taking into account GPS data, the potential energy is taken into account in a forward-looking manner analogous to the kinetic energy, so that the limits for the available charging and discharging energies are changed dynamically such that in the energy storage Energy storage space is present, which corresponds to the sum of the current kinetic energy of the vehicle E Kin = ½ · m · v 2 and the current potential energy of the vehicle.

Hierbei ist die potentielle Energie des Fahrzeugs durch die Formel Epot = m·g·h gegeben, mit m: Masse, g: Erdbeschleunigung und h: Höhenunterschied, wobei der Höhenunterschied der Höhenunterschied zum Fahrziel oder zu einem definierten Punkt entlang der noch zurückzulegenden Strecke ist.Here, the potential energy of the vehicle by the formula E pot = m · g · h is given, with m: mass, g: acceleration of gravity and h: height difference, where the difference in height, the difference in height to the destination or to a defined point along the distance still to be covered is.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (5)

Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest eine Elektromaschine und einen an die Elektromaschine angeschlossenen Energiespeicher, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Fahrzeugs für die kinetische Energie des Fahrzeugs im an die Elektromaschine des Fahrzeugs angeschlossenen Energiespeicher des Fahrzeugs Speicherplatz freigehalten wird, um eine Rückgewinnung der kinetischen Energie zu ermöglichen.Method for optimizing the energy recovery in a hybrid vehicle, comprising an internal combustion engine, at least one electric machine and an electric machine connected to the energy storage, characterized in that during operation of the vehicle for the kinetic energy of the vehicle in the connected to the electric machine of the vehicle energy storage of the vehicle storage space is kept free to allow recovery of the kinetic energy. Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang des Energiespeichers des Fahrzeugs derart gesteuert wird, dass der Energiespeicher zu keiner Zeit während des Fahrbetriebs an seine obere Ladegrenze gelangt.Method for optimizing energy recovery in a hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that that the charging of the energy storage of the vehicle is controlled so is that the energy store at any time during the Fahrbetriebs reaches its upper loading limit. Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen für die zur Verfügung stehenden Lade- und Entladenergien bzw. die Belastungsgrenzen des an die Elektromaschine des Fahrzeugs angeschlossenen Energiespeichers des Fahrzeugs derart dynamisch verändert werden, dass während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs ein Speicherplatz für die Fahrzeug vorhandene kinetische Energie reserviert wird.Method for optimizing energy recovery in a hybrid vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that that limits the available Charging and discharging energies or the load limits of the electric machine the vehicle connected energy storage of the vehicle such be changed dynamically while driving the vehicle has a storage space for the vehicle kinetic energy is reserved. Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Fahrzeugs zusätzlich zum für die kinetische Energie des Fahrzeugs freigehaltenen Speicherplatz im an die Elektromaschine des Fahrzeugs angeschlossenen Energiespeicher des Fahrzeugs Speicher platz freigehalten wird, um eine Rückgewinnung der aktuellen potentiellen Energie des Fahrzeugs zu ermöglichen, wobei die Grenzen für die zur Verfügung stehenden Lade- und Entladenergien derart dynamisch verändert werden, dass im Energiespeicher ein Energiespeicherplatz vorhanden ist, welcher der Summe aus der aktuellen kinetischen Energie des Fahrzeugs EKin = ½·m·v2 und der aktuellen potentiellen Energie des Fahrzeugs entspricht.Method for optimizing the energy recovery in a hybrid vehicle, according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in addition to the space reserved for the kinetic energy of the vehicle storage space in the connected to the electric machine of the vehicle energy storage of the vehicle memory space is kept free during operation of the vehicle in order to enable a recovery of the current potential energy of the vehicle, wherein the limits for the available charging and discharging energies are changed dynamically such that in the energy storage energy storage space is present, which is the sum of the current kinetic energy of the vehicle E Kin = ½ · m · v 2 and corresponds to the current potential energy of the vehicle. Verfahren zur Optimierung der Energierückgewinnung bei einem Hybridfahrzeug, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die potentielle Energie des Fahrzeugs durch Epot = m·g·h gegeben ist, mit m: Masse, g: Erdbeschleunigung und h: Höhenunterschied, wobei der Höhenunterschied der Höhenunterschied zum Fahrziel oder zu einem definierten Punkt entlang der noch zurückzulegenden Strecke ist.Method for optimizing energy recovery in a hybrid vehicle, according to claim 4, characterized in that the potential energy of the vehicle is given by Epot = m · g · h, where m: mass, g: acceleration due to gravity and h: height difference, wherein the height difference the height difference is to the destination or to a defined point along the distance still to be covered.
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