DE102008035453A1

DE102008035453A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008035453A1
Application number: DE102008035453A
Authority: DE
Inventors: Philip Dipl.-Ing. Anumu (TH); Clemens Dipl.-Ing. Boegershausen; Karl-Heinz Dipl.-Phys. Schmid
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1), umfassend einen Generator (2), ein Bordnetz (3) mit elektrischen und elektronischen Verbrauchern und eine Bordnetzbatterie (4), welche das Bordnetz (3) mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Bordnetzbatterie (4) elektrische Energie zugeführt wird, wobei die Bordnetzbatterie (4) in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzeugzustand (Z1, Z2) auf einen vorgegebenen Soll-Ladeen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, umfassend einen Generator, ein Bordnetz mit elektronischen und elektrischen Verbrauchern und eine Bordnetzbatterie, welche das Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Bordnetzbatterie elektrische Energie zugeführt wird.
Aus der DE 10 2004 009 789 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs bekannt, wobei ein Generator geregelt wird. Der Generator wird durch einen Antrieb des Fahrzeugs betrieben, wobei mittels des Generators einem Bordnetz des Fahrzeugs mit elektronischen und elektrischen Verbrauchern und wenigstens einer Batterie elektrische Energie zugeführt wird. Hierzu wird ein erster Einflussfaktor aus dem Antrieb des Fahrzeugs, ein zweiter Einflussfaktor aus dem Bordnetz und/oder der Batterie und ein dritter Einflussfaktor aus dem Generator getrennt ermittelt und der Regelung zugrunde gelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß durch die in Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs umfasst einen Generator, ein Bordnetz mit elektrischen Verbrauchern und eine Bordnetzbatterie, welche das Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Bordnetzbatterie elektrische Energie zugeführt wird. Dabei umfasst das Bordnetz alle elektronischen und elektrischen Komponenten, die im oder am Fahrzeug angeordnet bzw. in das Fahrzeug integriert sind, wie z. B. Steuergeräte, Sensoren und Anzeigeelemente.
Erfindungsgemäß wird die Bordnetzbatterie in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzeugzustand auf einen vorgebbaren Soll-Ladezustand aufgeladen. Dabei werden als Fahrzeugzustände insbesondere ein Stillstand und ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermittelt, wobei die Bordnetzbatterie je nach ermitteltem Fahrzeugzustand auf unterschiedliche Soll-Ladezustände aufgeladen wird.
Beispielsweise wird die Bordnetzbatterie in einem ersten Fahrzeugzustand, insbesondere im Stillstand auf einen ersten Soll-Ladezustand von insbesondere 100% aufgeladen. In einem zweiten Fahrzeugzustand, insbesondere im Fahrbetrieb, wird der Bordnetzbatterie nur solange elektrische Energie zugeführt, bis ein zweiter Soll-Ladezustand, der insbesondere kleiner als der erste Soll-Ladezustand ist, beispielsweise von 40%, erreicht oder überschritten ist. Dadurch wird vorteilhaft während des Fahrbetriebs Kraftstoff eingespart, wodurch sich besonders bevorzugt ein CO₂-Ausstoß des Fahrzeugs verringert und somit besonders bevorzugt ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet wird. Darüber hinaus fallen insbesondere beim Ladevorgang der Bordnetzbatterie zumindest im Stillstand des Fahrzeugs dann keine weiteren Kosten durch einen Kraftstoffverbrauch an, wenn als externe Ladequelle beispielsweise eine Photovoltaikanlage genutzt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugs 1 dargestellt. Dabei ist das Fahrzeug 1 als gestrichelte Linie dargestellt.
Die Vorrichtung umfasst insbesondere einen Generator 2, ein Bordnetz 3 mit nicht gezeigten elektrischen und elektronischen Verbrauchern sowie eine Bordnetzbatterie 4, welche das Bordnetz 3 mit elektrischer Energie versorgt. Zu elektronischen und elektrischen Verbrauchern zählen insbesondere Komponenten, wie z. B. Steuergeräte, Sensoren und Anzeigeelemente, wobei diese im oder am Fahrzeug 1 angeordnet bzw. in das Fahrzeug 1 integriert sein können.
Die Bordnetzbatterie 4 ist insbesondere als eine 12-Volt-Batterie ausgeführt.
Erfindungsgemäß wird die Bordnetzbatterie 4 in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzeugzustand Z1 oder Z2 auf einen vorgegebenen Soll-Ladezustand Soll-SOC1, Soll-SOC2, Soll-SOC3 aufgeladen.
Insbesondere werden als Fahrzeugzustände Z1 und Z2 ein erster Fahrzeugzustand Z1, insbesondere ein Stillstand sowie ein zweiter Fahrzeugzustand Z2, insbesondere ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 erfasst. Hierzu ist wenigstens eine Erfassungseinheit 5 vorgesehen. Alternativ und/oder zusätzlich können Daten anderer Fahrassistenzsysteme und/oder von Steuergeräten bestimmt und berücksichtigt werden.
Darüber hinaus kann eine der Erfassungseinheiten 5 zur fortlaufenden Ermittlung eines Ist-Ladezustands Ist-SOC der Bordnetzbatterie 4 ausgebildet sein. Der erfasste Ist-Ladezustand Ist-SOC und der erfasste erste Fahrzeugzustand Z1 oder der erfasste zweite Fahrzeugzustand Z2 werden einer Steuereinheit SE zugeführt, wobei ein Ladevorgang in vorteilhafter Weise anhand der Signale gesteuert wird.
Dabei sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der Ladevorgang der Bordnetzbatterie 4 mittels des Generators 2, insbesondere der Lichtmaschine des Fahrzeugs 1, weitestgehend vermieden wird, da sich ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 1 bei eingeschaltetem Generator 2 erhöht, wodurch auch ein CO₂-Ausstoß des Fahrzeugs 1 steigt.
Wird von der Erfassungseinheit 5 der Fahrzeugzustand Z1, insbesondere ein Stillstand des Fahrzeugs 1, erfasst, wird der Bordnetzbatterie 4 besonders bevorzugt über eine externe Stromversorgungseinheit 6 elektrische Energie I_L1 zugeführt. Hierzu verfügt das Fahrzeug 1 vorzugsweise über ein nicht näher dargestelltes fahrzeuginternes Batterieladegerät, welches an eine externe Stromversorgungseinheit 6, insbesondere eine herkömmliche Netzsteckdose, angeschlossen werden kann. Dabei korrespondiert eine Form des fahrzeuginternen Batterieladegeräts zu einer Form der externen Stromversorgungseinheit 6, insbesondere der Netzsteckdose. Besonders vorteilhaft wird der Ladevorgang von der Steuereinheit SE derart gesteuert, dass die Bordnetzbatterie 4 mittels der externen Stromversorgungseinheit auf einen Soll-Ladezustand Soll-SOC1 von insbesondere 100% aufgeladen wird.
Zusätzlich zu dem Ladevorgang mittels der externen Stromversorgungseinheit 6 kann der Bordnetzbatterie 4 auch durch ein an dem Fahrzeug 1 beispielsweise mittels eines auf dem Dach des Fahrzeugs 1 angeordneten Photovoltaik-Moduls 7, auch Solar-Modul genannt, elektrische Energie I_L2 zugeführt werden. Das Photovoltaik-Modul 7 kann darüber hinaus auch an einer anderen geeigneten Stelle am Fahrzeug 1 angeordnet werden.
Das Photovoltaik-Modul 7 umfasst mehrere Solarzellen, die eine Strahlungsenergie, insbesondere einer Sonnenstrahlung, in elektrische Energie I_L2 umwandeln. Ein Wirkungsgrad der Erzeugung elektrischer Energie I_L2 anhand des Photovoltaik-Moduls 7 kann insbesondere aus dem verwendeten Material sowie dessen Dicke ermittelt werden.
Besonders bevorzugt werden bzw. wird bei Anwendung eines derartigen Ladevorgangs über die externe Stromversorgungseinheit 6 und/oder über das Photovoltaik-Modul 7 ein CO₂-Ausstoß des Fahrzeugs 1 reduziert, da der Bordnetzbatterie 4 im Stillstand des Fahrzeugs 1 die elektrische Energie I_L1 und/oder I_L2 zugeführt werden bzw. wird.
Durch Verwendung der externen Stromversorgungseinheit 6 und des Photovoltaik-Moduls 7 als Ladevorrichtungen der Bordnetzbatterie 4 wird vorzugsweise ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet. Aus ökonomischer Sicht entsteht hierbei ein Kostenvorteil für einen Fahrzeugführer, da das Fahrzeug 1 im ersten Fahrzeugzustand Z1, insbesondere im Stillstand, keinen Kraftstoff verbraucht.
Wird mittels der Erfassungseinheit 5 ein zweiter Fahrzeugzustand Z2, insbesondere ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1, erfasst, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der Bordnetzbatterie 4 mittels des Photovoltaik-Moduls 7 die elektrische Energie I_L2 zugeführt wird. Dabei weist die Bordnetzbatterie 4 insbesondere einen Ist-Ladezustand Ist-SOC auf, der insbesondere größer oder gleich einem Mindest-Ladezustand Min-SOC von insbesondere 40% ist.
Der durch das Photovoltaik-Modul 7 realisierte Ladevorgang der Bordnetzbatterie 4 wird im Fahrzeugzustand Z2, insbesondere im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1, solange durchgeführt, bis der Ist-Ladezustand Ist-SOC einen vorgegebenen zweiten Soll-Ladezustand Soll-SOC2 von über 40% erreicht hat. Ist der zweite Soll-Ladezustand Soll- SOC2 erreicht, wird die Zuführung der elektrischen Energie I_L2 mittels der Steuereinheit SE beendet. Hierzu wird der Ist-Ladezustand Ist-SOC in vorteilhafter Weise fortlaufend von der Erfassungseinheit 5 ermittelt und die erfassten Signale der Steuereinheit SE zugeführt. Durch den Ladevorgang in dem zweiten Fahrzeugzustand Z2, insbesondere im Fahrbetrieb mittels des Photovoltaik-Moduls 7, wird vorteilhaft gegenüber einer Nutzung des Generators 2 kein zusätzlicher Kraftstoff verbraucht.
Darüber hinaus sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass beim von der Erfassungseinheit 5 ermittelten zweiten Fahrzeugzustand Z2, insbesondere dem Fahrbetrieb und einem ermittelten Ist-Ladezustand Ist-SOC, der einen Mindest-Ladezustand Min-SOC von insbesondere 40% erreicht oder unterschreitet, der Bordnetzbatterie 4 mittels des Generators 2, insbesondere der Lichtmaschine des Fahrzeugs 1, eine elektrische Energie I_L3 zugeführt wird.
Befindet sich das Fahrzeug 1 in dem zweiten Fahrzeugzustand Z2 und ist der Mindest-Ladezustand Min-SOC von insbesondere 40% unterschritten, wird die Bordnetzbatterie 4, um Kraftstoff zu sparen, in besonders vorteilhafter Weise durch eine vorausschauende Routenplanung maximal bis auf einen dritten Soll-Ladezustand Soll-SOC3, der dem Mindest-Ladezustand Min-SOC von 40% entspricht, aufgeladen. Dabei wird die von dem Generator 2 erzeugte elektrische Energie I_L3 der Bordnetzbatterie 4 zugeführt.
Hierzu ist vorgesehen, dass in der Routenplanung eine Infrastruktur, insbesondere einer externen Stromversorgung 6, beispielsweise von an Tankstellen öffentlich zugänglichen Netzsteckdosen hinterlegt ist. Die hinterlegten Daten werden der Steuereinheit SE als Eingangsdaten E₁ bis E_n zugeführt, wobei anhand dessen der Ladevorgang gesteuert wird. D. h. dass der Mindest-Ladezustand Min-SOC durch die vorausschauende Routenplanung eine vorhandene Infrastruktur sowie vorliegende Topografiedaten bei entsprechend am Fahrzeug 1 angeordneter Sensorik maximal ausgenutzt wird.
Beispielsweise kann anhand von Eingangsdaten E₁ bis E_n einer digitalen Karte und/oder eines globalen Positionsbestimmungssystems die Topografie der vorliegenden Strecke ermittelt werden, um einen Bedarf an elektrischer Energie zu erfassen und somit eine Reichweite des ermittelten Ist-Ladezustands Ist-SOC der noch zur Verfügung stehenden elektrischen Energie zu prognostizieren.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei Unterschreiten des Mindest-Ladezustands Min-SOC von insbesondere 40% zusätzlich bevorzugt das Photovoltaik-Modul 7 hinzugeschaltet werden, wodurch der Ladevorgang beschleunigt und eine Funktion des Bordnetzes 3 sichergestellt wird.
Besonders bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von einer Ausführung eines Antriebs des Fahrzeugs 1 angewendet werden. D. h. dass das Verfahren vorteilhaft sowohl bei Verbrennungskraftmaschinen als auch bei Hybridfahrzeugen Verwendung finden kann.

1: Fahrzeug
2: Generator
3: Bordnetz
4: Bordnetzbatterie
5: Erfassungseinheit
6: externe Stromversorgungseinheit
7: Photovoltaik-Modul
SE: Steuereinheit
Z1: erster Fahrzeugzustand, insbesondere Stillstand
Z2: zweiter Fahrzeugzustand, insbesondere Fahrbetrieb
Soll-SOC1: erster Soll-Ladezustand
Soll-SOC2: zweiter Soll-Ladezustand
Soll-SOC3: dritter Soll-Ladezustand
Ist-SOC: Ist-Ladezustand
Min-SOC: Mindest-Ladezustand
I_L1: elektrische Energie der externen Stromversorgungseinheit
I_L2: elektrische Energie des Photovoltaik-Moduls
I_L3: elektrische Energie des Generators
E₁ bis E_n: Eingangsdaten

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 102004009789 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1), umfassend einen Generator (2), ein Bordnetz (3) mit elektrischen und elektronischen Verbrauchern und eine Bordnetzbatterie (4), welche das Bordnetz (3) mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Bordnetzbatterie (4) elektrische Energie zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordnetzbatterie (4) in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzeugzustand (Z1, Z2) auf einen vorgegebenen Soll-Ladezustand (Soll-SOC1, Soll-SOC2, Soll-SOC3) aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordnetzbatterie (4) in einem ersten Fahrzeugzustand (Z1), insbesondere im Stillstand, elektrische Energie (I_L1) von einer externen Stromversorgungseinheit (6) zugeführt wird und die Bordnetzbatterie (4) auf einen ersten Soll-Ladezustand (Soll-SOC1) von insbesondere 100% aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordnetzbatterie (4) in einem zweiten Fahrzeugzustand (Z2), insbesondere im Fahrbetrieb, von einem Photovoltaik-Modul (7) elektrische Energie (I_L2) zugeführt wird, wenn ein vorgegebener Mindest-Ladezustand (Min-SOC) erreicht oder unterschritten ist und die Bordnetzbatterie (4) auf einen zweiten Soll-Ladezustand (Soll-SOC2) von insbesondere größer 40% aufgeladen wird und dass der Bordnetzbatterie (4) in dem zweiten Fahrzeugzustand (Z2) elektrische Energie (I_L3) von dem Generator (2) zugeführt wird, wenn der Ist-Ladezustand (Ist-SOC) den Mindest-Ladezustand (Min-SOC) von insbesondere 40% unterschreitet, wobei die Bordnetzbatterie (4) auf einen dritten Soll-Ladezustand (Soll-SOC3) von insbesondere höchstens 40% aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordnetzbatterie (4) in dem zweiten Fahrzeugzustand (Z2), insbesondere im Fahrbetrieb, durch eine vorausschauende Routenplanung mittels des Generators (2) maximal auf den vorgegebenen Mindest-Ladezustand (Min-SOC) von insbesondere 40% aufgeladen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Ladezustand (Ist-SOC) der Bordnetzbatterie (4) fortlaufend ermittelt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend einen Generator (2), ein Bordnetz (3) mit elektrischen Verbrauchern und eine Bordnetzbatterie (4), welche das Bordnetz (3) mit elektrischer Energie versorgt, wobei ein zu einer Form einer externen Stromversorgungseinheit (6) korrespondierendes fahrzeuginternes Batterie-Ladegerät, ein Photovoltaik-Modul (7) und ein Generator (2) vorgesehen sind, mittels denen der Bordnetzbatterie (4) elektrische Energie (I_L1 bis I_L3)) zuführbar ist, wobei mittels zumindest einer Erfassungseinheit (5) ein Ist-Ladezustand (Ist-SOC) der Bordnetzbatterie (4) fortlaufend erfassbar ist, wobei der erfasste Ist-Ladezustand (Ist-SOC) sowie ein erfasster Fahrzeugzustand (Z1, Z2) einer Steuereinheit (SE) zuführbar sind, mittels derer die Bordnetzbatterie (4) auf einen Soll-Ladezustand (Soll-SOC1, Soll-SOC2, Soll-SOC3) aufladbar ist.