DE102008058669A1 - Verfahren zur Steuerung der Rekuperationsstärke bzw. des Rekuperationsmoments einer elektrischen Maschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung der Rekuperationsstärke bzw. des Rekuperationsmoments einer elektrischen Maschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, wobei zumindest in manchen Betriebszuständen die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs gesteuert bzw. geregelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • In der Fahrzeugentwicklung wird außer auf herkömmliche Verbrennungsmotoren seit geraumer Zeit auch auf Hybridfahrzeuge, eine Kombination aus verbrennungsmotorischem und elektromotorischem Antireb, sowie auf reine Elektrofahrzeuge gesetzt. Ein wesentlicher Vorteil von Hybrid- und Elektrofahrzeugen besteht darin, dass in Schub- bzw. Bremsphasen kinetische Energie des Fahrzeugs rekuperiert und in einem elektrischen Energiespeicher zwischengespeichert werden kann. Bei bislang bekannten Konzepten für Hybrid- bzw. Elektrofahrzeuge orientiert sich die „Rekuperationsstärke”, d. h. die von der elektrischen Maschine in Schub- bzw. Bremsphasen generatorisch erzeugte Leistung bzw. das generatorische Bremsmoment der elektrischen Maschine, primär am Ladezustand des elektrischen Energiespeichers. Je niedriger der Ladezustand, umso größer ist die darstellbare „Rekuperationsstärke” bzw. das darstellbare Rekuperationsmoment.
  • Bislang kaum berücksichtigt ist, dass je nach Fahr- bzw. Betriebszustand des Fahrzeugs das von der elektrischen Maschine erzeugte „Rekuperationsmoment” einen signifikanten Einfluss auf die Fahrstabilität des Fahrzeugs haben kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung der Rekuperationsstärke bzw. des Rekuperationsmoments einer elektrischen Maschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs anzugeben, das den zuvor erwähnten Unzulänglichkeiten des Standes der Technik Rechnung trägt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, die Rekuperationsstärke der elektrischen Maschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zumindest in manchen Betriebszuständen des Fahrzeugs in Abhängigkeit mindestens eines „Betriebsparameters” zu steuern bzw. zu regeln.
  • Der Begriff „Rekuperationsstärke” ist breit auszulegen. Er umfasst insbesondere das im generatorischen Betrieb von der elektrischen Maschine ausgeübte, auf den Antriebsstrang bzw. die Antriebsräder rückwirkende „Bremsmoment”. Der Begriff „Rekuperationsstärke” kann aber auch als die von der elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Leistung interpretiert werden. Der Begriff „Rekuperationsstärke” ist ausdrücklich nicht auf eine der beiden vorgenannten Interpretationen eingeschränkt.
  • Ebenso ist das Merkmal „mindestens ein Betriebsparameter des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs” breit zu interpretieren. Bei dem „mindestens einen Betriebsparameter” kann es sich um eine kinetische Größe, wie z. B. die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit oder um eine Drehzahlgröße wie z. B. die Drehzahl der elektrischen Maschine oder einer anderen Komponente des Antriebsstrangs handeln. In Abgrenzung gegenüber dem Stand der Technik wird unter dem Begriff „mindestens ein Betriebsparameter” nicht, zumindest nicht ausschließlich der Ladezustand des Energiespeichers des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs verstanden.
  • In Bremsphasen wird vom Fahrer über die Stellung eines „Wählelements”, wie z. B. eines Gaspedals, oder durch die Betätigung eines „Bremsgebers”, wie z. B. eines Bremspedals, eine bestimmte Bremsleistung bzw. ein bestimmtes Bremsmoment angefordert, die bzw. das von einer Fahrzeugelektronik gesteuert dann generatorisch mittels der elektrischen Maschine und/oder mittels einer zusätzlich im Fahrzeug vorhandenen mechanischen Bremse erzeugt wird.
  • Wesentlich ist, dass zumindest in machen Betriebszuständen die Rekuperationsstärke aktiv in Abhängigkeit mindestens eines Ist-Betriebsparameters des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs gesteuert bzw. geregelt wird. Die Steuerung bzw. Regelung kann auf der Basis einer Kennlinie oder, im Fall mehrerer zu berücksichtigender Betriebsparameter, auf der Basis eines Kennfelds erfolgen.
  • Eine „aktive” Steuerung bzw. Regelung kommt insbesondere bei Betriebszuständen in Betracht, bei denen das von der elektrischen Maschine auf den Antriebsstrang bzw. die Antriebsräder ausgeübte Bremsmoment sich ungünstig auf die Fahrstabilität des Fahrzeugs auswirken könnte. So kann es sinnvoll sein, zumindest in manchen Betriebszuständen die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment so zu begrenzen, dass der Fahrzustand des Fahrzeugs stabil bleibt bzw. sich stabilisiert.
  • Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Rekuperationsstärke in Betriebszuständen, in denen ein im Hybrid- oder Elektrofahrzeug vorhandenes „Fahrstabilitätssystem” deaktiviert, gestört oder ausgefallen ist, nach einer anderen Logik gesteuert, geregelt oder begrenzt wird als in Betriebszuständen, in denen das Fahrstabilitätssystem aktiviert ist und ordnungsgemäß funktioniert. Bei vielen Fahrzeugen kann ein im Fahrzeug vorhandenes elektronisches Fahrstabilitätssystem vom Fahrer manuell ausgeschaltet werden. Dadurch verändert sich in kritischen Fahrsituationen das Fahrverhalten des Fahrzeugs grundlegend. Somit kann es sinnvoll sein, die Rekuperationsstärke der elektrischen Maschine zu begrenzen oder eine Rekuperation gänzlich auszuschließen, wenn das Fahrstabilitätssystem deaktiviert ist bzw. nicht ordnungsgemäß funktioniert.
  • Alternativ oder ergänzend dazu kann es auch sinnvoll sein, die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment der elektrischen Maschine zu begrenzen, wenn gerade ein Gangwahl- bzw. Fahrstufenwahlelement des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs betätigt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, eine elektrische Rekuperation auszuschließen bzw. abzubrechen, wenn bzw. sobald der Fahrer das Gangwahl- bzw. Fahrstufenwählelement betätigt.
  • Die Auswirkungen einer generatorisch arbeitenden elektrischen Maschine auf die Fahrstabilität eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs hängen ganz wesentlich davon ab, ob das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fährt. Dies trifft isnbesondere bei „Nicht-Allradfahrzeugen” zu, d. h. bei Fahrzeugen, bei denen lediglich die Räder einer der beiden Achse angetrieben werden. Dementsprechend kann vorgesehen sein, die Rekuperationsstärke in Abhängigkeit davon zu steuern, zu regeln oder zu begrenzen wird, ob sich das Fahrzeug gerade vorwärts oder rückwärts bewegt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jegliche Rekuperation unterbunden wird, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt.
  • Als weitere Betriebsparameter, die in die Steuerung bzw. Regelung der Rekuperationsstärke der elektrischen Maschine einbezogen werden können, kommen in Betracht
    • • die Temperatur des Energiespeichers bzw. der Batterie des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs und/oder
    • • die Temperatur der elektrischen Maschine.
  • Erreicht der Energiespeicher und/oder die elektrische Maschine einen kritischen Temperaturbereich, so kann vorgesehen sein, dass die Rekuperati onsstärke begrenzt wird oder jegliche Rekuperation unterbunden wird, um eine Beschädigung bzw. eine unakzeptable Verkürzung der Lebensdauer der betreffenden Komponente zu verhindern.
  • Bei Hybrid- bzw. Elektrofahrzeugen kann zwischen der so genannten „Schubrekuperation” und der so genannten „Bremsrekuperation” unterschieden werden. Bei der Schubrekuperation geht der Fahrer ganz oder zumindest teilweise vom Gaspedal, was dazu führt, dass das Fahrzeug in einen Schubbetrieb übergeht. Muss das Fahrzeug stärker verzögert werden, ist eine im Fahrzeug vorhandene mechanische Bremse zu betätigen, was ähnlich wie bei herkömmlichen Fahrzeugen über ein Bremspedal erfolgen kann.
  • Gemäß der Erfindung kann nun vorgesehen sein, dass die Rekuperationsstärke in Abhängigkeit davon gesteuert, geregelt oder begrenzt wird, ob der Fahrer eine Schubrekuperation und/oder eine Bremsrekuperation vorgibt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung der Rekuperationsstärke bzw. des Rekuperationsmoments einer elektrischen Maschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in manchen Betriebszuständen die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs gesteuert bzw. geregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in manchen Betriebszuständen die zulässige Rekuperationsstärke bzw. das zulässige Rekuperationsmoment in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs begrenzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Betriebsparameter um einen anderen Parameter als den Ladezustand eines Energiespeichers des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs handelt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Betriebsparameter um eine Geschwindigkeit, insbesondere um die Fahrzeuggeschwindigkeit oder um eine Drehzahl einer Komponente des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs handelt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment in Betriebszuständen, in denen ein Fahrstabilitätssystem des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs deaktiviert, gestört oder ausgefallen ist, nach einer anderen Logik gesteuert, geregelt oder begrenzt wird, als in Betriebszu ständen, in denen das Fahrstabilitätssystem ordnungsgemäß betriebsbereit ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Betätigung eines Gangwahl- bzw. Fahrstufenwahlelements des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs die Rekuperationsstärke bzw. das zulässige Rekuperationsmoment begrenzt, insbesondere auf Null begrenzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrzeug, bei dem nur die Räder einer Achse Antriebsräder sind, die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit davon gesteuert, geregelt oder begrenzt wird, ob das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fährt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von der Temperatur eines Energiespeichers des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs gesteuert, geregelt oder begrenzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rekuperationsstärke bzw. das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von der Temperatur der elektrischen Maschine gesteuert, geregelt oder begrenzt wird.
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