DE102009051268A1 - Motor vehicle e.g. passenger car, has storage modules charged by motor-/generator unit in symmetrical condition such that difference of charging states of storage modules is reduced - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches Gebiet:Technical area:
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb, der über eine elektrisch betreibbare Motor-/Generatoreinheit, über eine Brennkraftmaschine, die zur Erzeugung elektrischer Energie in einem Generatorbetrieb an die Motor-/Generatoreinheit koppelbar ist, über wenigstens zwei in Reihe oder parallel geschaltete Speichermodule eines Energiespeichers, in dem die durch die Motor-/Generatoreinheit im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Energie speicherbar ist, über eine Speichermesseinheit, durch die ein Ladezustand der wenigstens zwei Speichermodule erfassbar ist und über ein Hybridmanagement, mit dem das Laden der Speichermodule in Abhängigkeit des von der Speichermesseinheit erfassten Ladezustands steuerbar ist, verfügt.The invention relates to a motor vehicle with a hybrid drive, via an electrically operable motor / generator unit, via an internal combustion engine, which is coupled to generate electrical energy in a generator operation to the motor / generator unit, via at least two in series or parallel memory modules Energy storage in which the electrical energy generated by the motor / generator unit in the generator mode can be stored, via a memory measuring unit, through which a state of charge of the at least two memory modules can be detected and a hybrid management, with the loading of the memory modules in dependence of the memory measuring unit measured charge state is controllable, has.
Stand der Technik:State of the art:
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hybridfahrzeugtechnik. Hybridfahrzeuge sind Fahrzeuge, in denen jeweils wenigstens zwei Energieumwandler und zwei Energiespeichersysteme vorhanden sind, um das Fahrzeug anzutreiben. Als bevorzugte Energiewandler werden Elektro-, Otto- oder Dieselmotoren eingesetzt, während es sich bei den Energiespeichern insbesondere um Batterien, Kondensatoren und/oder Kraftstofftanks handelt. Auch andere Hybridantriebe, wie etwa ein Stirlingmotor mit hydraulischem Abtrieb und pneumatischem Akkumulator sind bereits realisiert worden. Hybridantriebe sind grundsätzlich sowohl für den Einsatz in Personenkraftwagen als auch in Nutzfahrzeugen, vornehmlich in Omnibussen und Lastkraftwagen, geeignet. Hierbei hat gerade in neuester Zeit die öffentliche Diskussion über eine Steigerung der Energieeffizienz von Fahrzeugen und eine Minimierung der durch den Straßenverkehr verursachten CO2-Emissionen die Bedeutung der Hybridtechnik für die Fahrzeugindustrie deutlich erhöht.The invention is in the field of hybrid vehicle technology. Hybrid vehicles are vehicles in each of which at least two energy converters and two energy storage systems are present to drive the vehicle. As a preferred energy converter electric, gasoline or diesel engines are used, while it is in the energy storage in particular batteries, capacitors and / or fuel tanks. Other hybrid drives, such as a Stirling engine with hydraulic output and pneumatic accumulator have already been implemented. Hybrid drives are basically suitable both for use in passenger cars and in commercial vehicles, especially in buses and trucks. Especially in recent times, the public discussion about increasing the energy efficiency of vehicles and minimizing the CO 2 emissions caused by road traffic has significantly increased the importance of hybrid technology for the vehicle industry.
Hybridfahrzeuge verfügen üblicherweise über Energiespeicher, die aus einer Anzahl von elektrischen Speicherzellen zusammengesetzt sind. Als Energiespeicher kommen sowohl Batterien, beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, wie auch Kondensatoren, vorzugsweise Doppelschicht-Kondensatoren bzw. sog. Supercaps, in Frage. Für die Reichweite sowie die Lebensdauer der verwendeten Energiespeicher sind Art und Umfang der Ladung der einzelnen Speicherzellen von besonderer Bedeutung.Hybrid vehicles usually have energy stores that are composed of a number of electrical storage cells. As an energy storage both batteries, such as lithium-ion batteries, as well as capacitors, preferably double-layer capacitors or so-called. Supercaps come into question. For the range and the life of the energy storage used type and extent of the charge of the individual memory cells are of particular importance.
In modulartig aufgebauten Energiespeichern vorgesehene Doppelschicht-Kondensatoren bieten bei der Bereitstellung und Speicherung von elektrischer Energie den Vorteil, dass sie kurzfristig auch hohe Leistungen zur Verfügung stellen können. Um darüber hinaus die in einem Kraftfahrzeug erforderliche Versorgungsspannung bereitstellen zu können, werden die einzelnen Speicherzellen, also auch die bevorzugt verwendeten Kondensatoren, in Reihe oder, vorzugsweise kaskadiert, verschaltet.Provided in modularly constructed energy storage double-layer capacitors offer in the provision and storage of electrical energy the advantage that they can provide short-term high performance available. Moreover, in order to be able to provide the supply voltage required in a motor vehicle, the individual memory cells, that is to say the capacitors which are preferably used, are connected in series or, preferably, cascaded.
Die in Reihe geschalteten Zellen bilden einen Zellenverband, wobei es beim Laden eines derart aufgebauten Energiespeichers von Bedeutung ist, dass einerseits der Ladezustand des gesamten Energiespeichers ein hohes Niveau erreicht, und andererseits, dass zwischen den einzelnen Speicherzellen keine sogenannten Unsymmetrien bzgl. der Ladung bzw. der Betriebsspannung entstehen. Derartige Unsymmetrien führen vor allem zu einer Verringerung der Speicherkapazität und zu einer Verkürzung der Lebensdauer eines Energiespeichers. Aus diesem Grund ist es erforderlich, zwischen den einzelnen Speicherzellen auftretende Unsymmetrien in regelmäßigen Abständen auszugleichen. Für diese Symmetrierung ist es notwendig, dass der Energiespeicher eine bestimmte Zeit auf seinem maximalen Ladeniveau gehalten wird. Da dieses Halten des maximalen Ladeniveaus über einen längeren Zeitraum im normalen Fahrzeugbetrieb nicht zuverlässig sichergestellt werden kann, vor allem, wenn das Fahrzeug, wie etwa ein Omnibus, im Stadtverkehr betrieben wird, werden spezielle Symmetrierungsverfahren eingesetzt, um das Ladeniveau der einzelnen Speichermodule zu vereinheitlichen. Hierbei werden spezielle Symmetrierungsverfahren benötigt, da über das herkömmliche Hybridmanagement eines Fahrzeugs mit integriertem Speichermanagement geregelt wird, in welchem Betriebszustand eines Hybridfahrzeugs der elektrische Energiespeicher be- oder entladen wird, Unsymmetrien bezüglich des Ladungszustandes einzelner Speicherzellen allerdings nicht ausgeglichen werden.The series-connected cells form a cell structure, wherein it is important when charging a so constructed energy storage that on the one hand the state of charge of the entire energy storage reaches a high level, and on the other hand, that between the individual memory cells no so-called asymmetries with respect. the operating voltage arise. Such asymmetries lead above all to a reduction in the storage capacity and to a shortening of the life of an energy store. For this reason, it is necessary to compensate for asymmetries occurring between the individual memory cells at regular intervals. For this balancing, it is necessary that the energy storage is kept at its maximum charge level for a certain time. Since this maintenance of the maximum charge level can not be assured reliably over a long period of time in normal vehicle operation, especially when the vehicle such as a bus is operated in city traffic, special balancing methods are used to standardize the charge level of the individual storage modules. In this case, special Symmetrierungsverfahren are needed because it is controlled via the conventional hybrid management of a vehicle with integrated memory management, in which operating state of a hybrid vehicle, the electrical energy storage is charged or discharged, asymmetries with respect to the state of charge of individual memory cells are not compensated.
Um im Betrieb eines Hybridfahrzeugs stets einen vergleichsweise hohen Ladezustand des Energiespeichers zu erreichen, beschreibt die
Die
Ein Verfahren, mit dem nicht nur der Gesamtladungszustand eines Energiespeichers, sondern auch der einzelner Speicherzellen erfassbar ist, wird in der
In Anlehnung an das aus der
Ausgehend von den bereits bekannten technischen Lösungen stellt sich stets das Problem, dass eine ausreichende Symmetrierung verschiedener Speicherzellen des Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs bei vielen Betriebszuständen eines Hybridfahrzeugs nicht sichergestellt werden kann. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass die Anforderungen an ein Hybridfahrzeug, insbesondere aufgrund unterschiedlicher Einsatzgebiete oder -zwecke, erheblich variieren. So sind beispielsweise die Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs im Überlandverkehr anders als im Stadtverkehr, etwa im Verteiler- oder im öffentlichen Personennahverkehr.Starting from the already known technical solutions, there is always the problem that sufficient symmetrization of different memory cells of the energy storage device of a hybrid vehicle can not be ensured in many operating states of a hybrid vehicle. This is mainly due to the fact that the requirements for a hybrid vehicle, especially due to different applications or purposes, vary considerably. For example, the operating conditions of a vehicle in cross-country traffic are different than in city traffic, such as distribution or public transport.
Aus den zuvor genannten Gründen kann über nicht unerhebliche Betriebszeiträume eines Fahrzeugs oftmals nicht zuverlässig sichergestellt werden, dass die Speicherzellen des Energiespeichers hinreichend symmetriert sind. Starke Unterschiede hinsichtlich der Symmetrie des Ladungszustandes einzelner Speicherzellen haben vor allem einen negativen Effekt auf die Lebensdauer des Energiespeichers und erfordern häufiger Werkstattaufenthalte.For the aforementioned reasons, it can often not be reliably ensured over considerable operating periods of a vehicle that the memory cells of the energy store are adequately balanced. Strong differences in the symmetry of the state of charge of individual memory cells have, above all, a negative effect on the life of the energy store and require frequent visits to the workshop.
Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik und den hieraus resultierenden Problemen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit dem während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Unsymmetrien zwischen den Ladungszuständen einzelner Speicherzellen zumindest weitgehend ausgeschlossen werden. In diesem Zusammenhang soll insbesondere die Lebensdauer gegenüber bekannten Energiespeichersystemen verbessert und die Notwendigkeit zusätzlicher Wartungsarbeiten am Energiespeicher, insbesondere sofern diese mit Werkstattaufenthalten verbunden sind, verringert werden.Based on the prior art described above and the resulting problems, the invention has for its object to provide a hybrid drive for a motor vehicle, are at least largely excluded with the occurring during operation of the motor vehicle asymmetries between the charge states of individual memory cells. In this context, in particular the life compared to known energy storage systems to be improved and the need for additional maintenance on the energy storage, especially if they are associated with workshop stays are reduced.
Die vorstehende Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The above object is achieved with a motor vehicle with hybrid drive according to
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb, der über eine elektrisch betreibbare Motor-/Generatoreinheit, über eine Brennkraftmaschine, die zur Erzeugung elektrischer Energie in einem Generatorbetrieb an die Motor-/Generatoreinheit koppelbar ist, über wenigstens zwei in Reihe oder parallel geschaltete Speichermodule eines Energiespeichers, in dem die durch die Motor-/Generatoreinheit im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Energie speicherbar ist, über eine Speichermesseinheit, durch die ein Ladezustand der wenigstens zwei Speichermodule erfassbar ist und über ein Hybridmanagement, mit dem das Laden der Speichermodule in Abhängigkeit des von der Speichermesseinheit erfassten Ladezustands steuerbar ist, verfügt. Erfindungsgemäß zeichnet sich der Hybridantrieb dadurch aus, dass durch die Speichermesseinheit während einer Fahrt ein Unterschied zwischen den Ladungszuständen der wenigstens zwei Speichermodule ermittelbar und bei Überschreiten eines maximalen Grenzwerts für den Unterschied der Ladungszustände ein Warnsignal generierbar ist, auf dessen Grundlage der Hybridantrieb während einer Lenkzeitunterbrechung eines Fahrzeugführers automatisch oder manuell durch den Fahrzeugführer in einen Symmetrierungszustand überführbar ist, in dem die Speichermodule durch die von der Brennkraftmaschine angetriebenen Motor-/Generatoreinheit derart aufgeladen werden, dass sich der Unterschied der Ladungszustände der wenigstens zwei Speichermodule verringert.The invention relates to a motor vehicle with a hybrid drive, via an electrically operable motor / generator unit, via an internal combustion engine, which is coupled to generate electrical energy in a generator operation to the motor / generator unit, via at least two in series or parallel memory modules Energy storage in which the electrical energy generated by the motor / generator unit in the generator mode can be stored, via a memory measuring unit, through which a state of charge of the at least two memory modules can be detected and a hybrid management, with the loading of the memory modules in dependence of the memory measuring unit measured charge state is controllable, has. According to the invention, the hybrid drive is distinguished by the fact that a difference between the charge states of the at least two storage modules can be determined by the storage measuring unit and if a maximum limit value for the difference of the charge states is exceeded, a warning signal can be generated on the basis of which the hybrid drive during a driving time interruption Vehicle driver automatically or manually by the driver in a Symmetrierungszustand can be transferred, in which the memory modules by the engine / generator unit driven by the engine so be charged, that reduces the difference of the charge states of the at least two memory modules.
Wesentlich an der erfindungsgemäßen technischen Lösung ist, dass eine Symmetrierung der Speichermodule automatisch oder durch den Fahrer einleitbar ist, wenn der Fahrer eine Lenkzeitunterbrechung, also eine Fahrtpause, vornimmt. Hierbei ist die zeitliche Dauer der Pause grundsätzlich unerheblich. Von Bedeutung ist lediglich, einerseits dass das Fahrzeug zu diesem Zeitpunkt nicht aktiv am Straßenverkehr teilnimmt, sondern eine Betriebspause auf einem Parkplatz, auf einem Betriebshof oder an einer Halte- oder Ladestelle durchgeführt wird, und andererseits, dass für die Einleitung weder eine speziell hierfür ausgebildete Person noch entsprechende zusätzliche Hilfsmittel benötigt werden. Vom Grundsatz her kann die erfindungsgemäße Symmetrierung der Speichermodule während einer Lenkzeitunterbrechung des Fahrers alternativ oder ergänzend zu einer vorzugsweise automatischen Symmetrierung der Speichermodule während des Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb, insbesondere an Ampeln, an Haltestellen und/oder bei sonstigen Fahrzeugstopps vorgenommen werden. Genauso ist es denkbar die Symmetrierung der Speichermodule während einer Lenkzeitunterbrechung des Fahrers einzuleiten, entweder indem der Fahrer auf ein entsprechendes Signal hin, insbesondere eine Anzeige, die während der Fahrt oder bei Betätigung der Deaktivierung des Hybridantriebs durch den Fahrer erscheint, einen entsprechenden Schalter betätigt bevor er den Hybridantrieb deaktiviert, oder aber, indem diese automatisch eingeleitet wird und der Fahrer entsprechend informiert wird, dass der Hybridantrieb erst nach Beendigung der Symmetrierung vollständig deaktiviert wird bzw. deaktiviert werden kann.It is essential to the technical solution according to the invention that symmetrization of the memory modules can be initiated automatically or by the driver when the driver makes a driving time interruption, that is to say a journey break. Here, the duration of the break is basically irrelevant. It is only important on the one hand that the vehicle does not actively participate in the road traffic at this time, but a break in operation is carried out in a parking lot, on a depot or at a holding or loading point, and on the other hand, that for the introduction neither specially trained Person still appropriate additional aids are needed. In principle, the symmetrization of the memory modules according to the invention during a driving time interruption of the driver may alternatively or in addition to a preferably automatic balancing of the memory modules during the driving operation of a motor vehicle with hybrid drive, in particular at traffic lights, at stops and / or other vehicle stops are made. Likewise, it is conceivable to initiate the symmetrization of the memory modules during a driving time interruption of the driver, either by the driver in response to a corresponding signal, in particular a display that appears while driving or actuation of deactivation of the hybrid drive by the driver, a corresponding switch before he deactivated the hybrid drive, or by being automatically initiated and the driver is informed accordingly that the hybrid drive is fully deactivated or deactivated only after completion of the balancing.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Symmetrierung der Speichermodule so lange durchgeführt, bis der Unterschied der Ladungszustände einen im Hybridmanagement hinterlegten tolerierbaren Grenzwert unterschreitet. Wird ein derartiger Grenzwert unterschritten wird der Symmetrierungsmodus entweder automatisch oder auf eine entsprechende Information hin manuell durch den Fahrzeugführer beendet. Erst nach Beendigung der Symmetrierung wird schließlich auch der Hybridantrieb des Fahrzeugs manuell oder automatisch deaktiviert. In jedem Fall ist der Hybridantrieb derart ausgeführt, dass die vorgenannten Schritte während einer Lenkzeitunterbrechung des Fahrzeugführers, also während das Fahrzeug nicht aktiv am Straßenverkehr teilnimmt, automatisch oder manuell durch den Fahrzeugführer veranlasst, durchführbar sind.In a particularly preferred embodiment, the symmetrization of the memory modules according to the invention is carried out until the difference in the charge states falls below a tolerable limit value stored in hybrid management. If such a limit value is exceeded, the balancing mode is terminated either automatically or in response to appropriate information manually by the driver. Only after completion of the balancing and finally the hybrid drive of the vehicle is manually or automatically deactivated. In any case, the hybrid drive is designed such that the aforementioned steps during a driving time interruption of the driver, so while the vehicle is not actively participating in road traffic, caused automatically or manually by the driver, are feasible.
Die erfindungsgemäße technische Lösung stellt insbesondere sicher, dass sobald von einem zentralen Fahrzeugsteuergerät, insbesondere dem Hybridmanagement, ein Signal erzeugt wird, dass die Deaktivierung des Hybridantriebs bzw. die Außerbetriebnahme der Brennkraftmaschine bewirken soll, noch vor der Außerbetriebnahme eine Symmetrierung wenigstens zweier Speichermodule hinsichtlich ihrer Ladungszustände und/oder Spannungen bewirkt wird, so dass die entsprechenden Parameter innerhalb eines zulässigen Toleranzwertes liegen. Wird festgestellt, dass eine Unsymmetrie der Ladungszustände und/oder Spannungen zwischen wenigstens zwei Speichermodulen des Energiespeichers besteht und dass diese Unsymmetrie nicht innerhalb des zulässigen Toleranzwertes liegt, wird die Brennkraftmaschine zunächst trotz Anliegen eines entsprechenden Befehls nicht außer Betrieb genommen. Vielmehr wird die Brennkraftmaschine so lange weiterbetrieben und die mit dem an die Brennkraftmaschine gekoppelten Generator erzeugte elektrische Energie in den Speicherzellen gespeichert, bis die wenigstens eine Unsymmetrie innerhalb des zulässigen Toleranzwertes liegt. In diesem Zusammenhang ist es grundsätzlich unerheblich, ob die Anforderung, das Fahrzeug außer Betrieb zu setzen, automatisch generiert wird, oder, ob der Fahrer nach Abschluss einer Fahrt durch manuelle Betätigung einer Bedieneinheit, insbesondere des Zündschlüssels, das Fahrzeug außer Betrieb nehmen möchte. Erfindungswesentlich ist jeweils, dass entweder automatisch oder manuell auf eine entsprechende Information an den Fahrzeugführer hin, eine Symmetrierung der Speichermodule vorgenommen wird, sobald eine längere Fahrtunterbrechung eine geeignete Möglichkeit hierzu darstellt.The technical solution according to the invention ensures, in particular, that as soon as a central vehicle control unit, in particular the hybrid management, a signal is generated that the deactivation of the hybrid drive or decommissioning of the internal combustion engine is to effect, before decommissioning a symmetrization of at least two memory modules with respect to their charge states and / or voltages are effected so that the corresponding parameters are within an allowable tolerance value. If it is determined that there is an asymmetry of the charge states and / or voltages between at least two memory modules of the energy store and that this asymmetry is not within the permissible tolerance value, the internal combustion engine is initially not taken out of operation despite the presence of a corresponding command. Instead, the internal combustion engine continues to operate and the electrical energy generated by the generator coupled to the internal combustion engine is stored in the memory cells until the at least one asymmetry lies within the permissible tolerance value. In this context, it is basically irrelevant whether the request to put the vehicle out of service is generated automatically, or whether the driver wants to take the vehicle out of operation after completion of a journey by manual operation of an operating unit, in particular the ignition key. Essential to the invention is in each case that either automatically or manually to a corresponding information to the driver out, a symmetrization of the memory modules is made as soon as a longer break represents a suitable possibility for this purpose.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf der Grundlage des generierten Warnsignals ein im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes wahrnehmbares akustisches, optisches und/oder haptisches Signal erzeugt. Mit einer entsprechenden Maßnahme wird der Fahrer darauf aufmerksam gemacht, dass bestimmte Unsymmetrien zwischen den Ladungszuständen einzelner Speichermodule des Energiespeichers bestehen und er bei längerer Unterbrechung oder Beendigung einer Fahrt den Hybridantrieb in einen Symmetrierungsmodus versetzen soll, insbesondere den Verbrennungsmotor noch so lange weiter betreiben soll, bis die Unsymmetrien der Ladungszustände weitgehend ausgeglichen worden sind, also innerhalb eines zulässigen Toleranzwertes liegen. Sobald die Ladungszustände der einzelnen Speichermodule annähernd gleich sind, wird dem Fahrer, durch eine Veränderung des Signals im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes oder ein weiteres Signal angezeigt, dass nun der Hybridantrieb deaktiviert, also außer Betrieb genommen werden kann.In a further preferred embodiment of the invention, an audible, visual and / or haptic signal perceptible in the area of the driver's workplace is generated on the basis of the generated warning signal. With an appropriate measure, the driver is made aware that there are certain asymmetries between the charge states of individual memory modules of the energy storage and he should put the hybrid drive in a Symmetrierungsmodus for prolonged interruption or termination of a ride, especially the engine should continue to operate until so long the asymmetries of the charge states have been largely compensated, ie lie within an allowable tolerance value. As soon as the charge states of the individual memory modules are approximately the same, the driver is signaled by a change in the signal in the area of the driver's workstation or another signal that the hybrid drive can now be deactivated, ie put out of operation.
Bevorzugt wird bei Auftreten von Unsymmetrien der Ladungsstände einzelner Speichermodule auf einer im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes befindlichen Anzeigeeinheit, insbesondere dem Fahrerdisplay, ein Hinweis angezeigt, der den Fahrer darauf aufmerksam macht, dass der Verbrennungsmotor nach Abschluss einer Fahrt zunächst noch weiter betrieben werden sollte. Sobald im Anschluss an das Erscheinen dieses Hinweises im Display die Unsymmetrien der Ladungszustände zwischen den einzelnen Speichermodulen innerhalb des in der Steuereinheit hinterlegten Toleranzwertes liegen, erlischt der vorzugsweise in Art eines Piktogramms auf dem Fahrerdisplay ausgeführte Hinweis, so dass der Fahrer hierdurch erkennt, dass der Motor nunmehr ausgestellt werden kann.In the case of asymmetries, the charge states of individual memory modules are preferred on a display located in the driver's workplace display unit, in particular the driver's display, a note is displayed, which makes the driver aware that the engine should initially be operated after completing a ride. As soon as, following the appearance of this indication in the display, the asymmetries of the charge states between the individual memory modules lie within the tolerance value stored in the control unit, the indication, which is preferably executed in the manner of a pictogram on the driver's display, disappears, so that the driver recognizes that the engine can now be issued.
Eine weitere alternative oder ergänzende Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Fahrzeugführer bei einer automatisch durch eine Fahrzeugsteuereinheit oder manuell durch den Fahrer generierten Anforderung zur Außerbetriebnahme des Fahrzeugantriebs, bspw. mittels eines Zündschlüssels, vorzugsweise über ein Fahrerdisplay eine Meldung, erhält, durch die der Fahrer in Kenntnis gesetzt wird, dass eine Symmetrierung der Speichermodule des Energiespeichers erforderlich ist. Auf diese Weise wird einerseits sicher gestellt, dass der Fahrer Kenntnis von der Notwendigkeit einer Symmetrierung erlangt und andererseits, dass der Fahrzeugführer entscheiden kann, ob die erforderliche Symmetrierung der Speichermodule sofort oder erst zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden soll. Sobald die Speichermesseinheit einen Unterschied der Ladungszustände wenigstens zweier Speichermodule des Energiespeichers erfasst hat und durch das Hybridmanagement festgestellt worden ist, dass der erfasste Unterschied über einem maximal zulässigen Grenzwert liegt, wird ein entsprechendes Warnsignal generiert und somit spätestens bei Vorliegen einer Außerbetriebnahmeanforderung im Hybridmanagement dem Fahrer eine Meldung über die erforderliche Symmetrierung zur Verfügung gestellt. Wird daraufhin die Symmetrierung durchgeführt, wird die Brennkraftmaschine solange weiterbetrieben und damit elektrische Energie durch den Generator für den Energiespeicher bereitgestellt, bis die Unsymmetrien unterhalb des zulässigen, tolerierbaren Grenzwerts liegen.A further alternative or additional embodiment of the invention provides that the driver receives a message in an automatic by a vehicle control unit or manually generated by the driver request for decommissioning of the vehicle drive, for example by means of an ignition key, preferably via a driver's display, by the Driver is informed that a balancing of the memory modules of the energy storage is required. In this way, on the one hand it is ensured that the driver acquires knowledge of the need for symmetrization and, on the other hand, that the driver can decide whether the required symmetrization of the memory modules should be carried out immediately or only at a later time. As soon as the memory measuring unit has detected a difference in the charge states of at least two memory modules of the energy store and it has been determined by the hybrid management that the detected difference is above a maximum permissible limit value, a corresponding warning signal is generated and the driver then receives a warning signal at the latest when a decommissioning request is made in hybrid management Message about the required balancing provided. If the symmetrization is subsequently carried out, the internal combustion engine continues to be operated for so long as electric energy is supplied by the generator for the energy store until the asymmetries lie below the permissible, tolerable limit value.
Vorzugsweise werden als Speichermodule Kondensatoren, insbesondere sogenannte Ultracars, Superkondensatoren und/oder Doppelschicht-Kondensatoren eingesetzt. Der erfinderische Gedanke beschränkt sich allerdings nicht auf den Einsatz spezieller Speichermodule, sondern ist vielmehr auf bevorzugte Weise für alle Energiespeicher einsetzbar, die einzelne in Serie oder parallel verschaltete Speichermodule oder Speicherzellen aufweisen.The memory modules used are preferably capacitors, in particular so-called ultracars, supercapacitors and / or double-layer capacitors. However, the inventive idea is not restricted to the use of special memory modules, but rather can be used in a preferred manner for all energy stores which have individual memory modules or memory cells connected in series or in parallel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es denkbar, dass die Brennkraftmaschine als Rotationsmaschine, insbesondere als Mikroturbine oder Rotationskolbenmaschine ausgeführt ist. Auch in diesem Fall wird darauf hingewiesen, dass die erfinderische technische Lösung grundsätzlich im Zusammenhang mit jedweder Brennkraftmaschine und unterschiedlichen Elektroantrieben eingesetzt werden kann. Genauso ist es für die Erfindung unerheblich, ob es sich bei dem Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs um Serien- oder einen Parallelhybridantrieb handelt. Ebenso ist es in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung denkbar, dass alternativ oder in Ergänzung zu der Brennkraftmaschine eine weitere Energieerzeugungseinheit, etwa eine Brennstoffzelleneinheit, eingesetzt wird.In a further advantageous embodiment, it is conceivable that the internal combustion engine is designed as a rotary machine, in particular as a microturbine or rotary piston machine. Also in this case, it should be noted that the inventive technical solution can be used in principle in connection with any internal combustion engine and different electric drives. It is equally irrelevant for the invention whether the hybrid drive of a motor vehicle is a series or a parallel hybrid drive. Likewise, it is conceivable in an advantageous development of the invention that, alternatively or in addition to the internal combustion engine, a further energy generating unit, such as a fuel cell unit, is used.
In einer weiteren besonders geeigneten Ausführung des erfindungsgemäß ausgeführten Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs sind im Hybridmanagement wenigstens ein erster und ein zweiter Grenzwert für tolerierbare Ladungsunterschiede hinterlegt. Erster und zweiter Grenzwert können bevorzugt für spezielle Betriebszustände des Fahrzeugs vorgegeben werden und stellen jeweils maximal tolerierbare Unterschiede für den Ladungszustand und/oder die Betriebsspannung wenigstens zweier Speichermodule bzw. Speicherzellen dar. Wird im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs der erste Grenzwert für einen maximal tolerierbaren Ladungs- und/oder Spannungsunterschied zwischen zwei Speichermodulen, also eine tolerierbare Unsymmetrie hinsichtlich des Ladungszustands, überschritten, wird eine Symmetrierung der Speichermodule immer dann und so lange durchgeführt, wie der Betriebszustand des Fahrzeugs, insbesondere die Lastanforderung, dies zulässt. In diesem Fall wird mit Hilfe der Brennkraftmaschine und des durch sie angetriebenen Generators elektrische Energie erzeugt und die Speichermodule so lange geladen bis wiederum Energie für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs benötigt wird.In a further particularly suitable embodiment of the hybrid drive according to the invention of a motor vehicle, at least one first and one second limit value for tolerable charge differences are stored in the hybrid management. First and second limit values can preferably be specified for special operating states of the vehicle and each represent maximum tolerable differences for the state of charge and / or the operating voltage of at least two memory modules or memory cells. When driving the hybrid vehicle, the first limit value for a maximum tolerable charge and / or voltage difference between two memory modules, so exceeded a tolerable asymmetry with respect to the state of charge, a symmetrization of the memory modules is always and as long as carried out, as the operating condition of the vehicle, in particular the load request, this allows. In this case, electrical energy is generated by means of the internal combustion engine and the generator driven by it, and the memory modules are charged until, in turn, energy is required for driving the vehicle.
Sollte während des Betriebs des Hybridfahrzeugs auch der zweite, im Hybridmanagement hinterlegte Grenzwert für einen maximal zulässigen Unterschied der Ladungs- bzw. Spannungszustände einzelner Speichermodule bzw. Speicherzellen überschritten werden, wird als weitere Maßnahme ein Warnsignal generiert, auf dessen Grundlage während einer Lenkzeitunterbrechung des Fahrers, also einer Fahrbetriebspause, automatisch oder manuell durch den Fahrzeugführer eine Symmetrierung der Speichermodule eingeleitet wird.If, during operation of the hybrid vehicle, the second limit stored in hybrid management for a maximum permissible difference of the charge or voltage states of individual memory modules or memory cells is exceeded, a warning signal is generated as a further measure on the basis of which during a driver's driving time interruption, So a driving break, automatically or manually initiated by the driver a symmetrization of the memory modules.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird auf der Grundlage des nach Überschreiten des zweiten Grenzwerts generierten Warnsignals eine Meldung im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes erzeugt. Vorzugsweise wird im Bereich des Fahrerdisplays eine Anzeige eingeblendet, aus der hervorgeht, dass der Hybridantrieb, insbesondere die Brennkraftmaschine, während einer Lenkzeitunterbrechung noch so lange weiter betrieben werden sollte, bis die Unsymmetrien in Bezug auf die Ladungsunterschiede der Speicherzellen im elektrischen Energiespeicher ausgeglichen sind. Eine Lenkzeitunterbrechung zeichnet sich in diesem Zusammenhang vor allem dadurch aus, dass keine fahrbetriebsbedingten Lastanforderungen am Hybridantrieb anliegen.In a specific embodiment of the invention, a message in the area of the driver's workplace is generated on the basis of the warning signal generated after exceeding the second limit value. Preferably, in the area of the driver's display, a display appears, from which it appears that the hybrid drive, in particular the internal combustion engine, during a Driving time interruption should continue to operate until the asymmetries are balanced with respect to the charge differences of the memory cells in the electrical energy storage. A driving time interruption is characterized in this context mainly by the fact that no driving-related load requirements applied to the hybrid drive.
Eine spezielle Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein erfolgreicher Abschluss der Symmetrierung dem Fahrer durch eine weitere Meldung angezeigt wird oder die ursprüngliche Meldung erlischt. Sollte der Fahrzeugführer im Anschluss an die erfolgreiche Symmetrierung seine Lenkzeitunterbrechung fortsetzen wollen, wird der Hybridantrieb auf bevorzugte Weise manuell deaktiviert. Grundsätzlich ist es aber auch in diesem Fall denkbar, dass die Deaktivierung des Hybridantriebs automatisch nach Beendigung der Symmetrierung erfolgt.A special development of the invention provides that a successful completion of the symmetrization is indicated to the driver by another message or the original message disappears. If the driver wants to continue his driving time interruption following the successful balancing, the hybrid drive is deactivated manually in a preferred manner. In principle, however, it is also conceivable in this case that deactivation of the hybrid drive takes place automatically after completion of the balancing.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Es zeigt:In the following the invention with reference to the figure without limiting the general inventive idea is explained in detail. It shows:
Figur: Schaltungsschema der Steuerung eines Fahrzeughybridantriebs mit Symmetrierungsschaltung.FIG. 1 shows a circuit diagram of the control of a vehicle hybrid drive with balancing circuit.
In der Figur ist schematisch ein Hybridantrieb
Der Energiespeicher
Sobald während des Betriebs eines Hybridfahrzeugs im Energiespeicher
In Abhängigkeit des Einsatzzweckes eines Hybridfahrzeugs kann es allerdings vorkommen, dass eine Symmetrierung des Energiespeichers
Für die Fälle, in denen keine ausreichende Symmetrierung während des normalen Fahrbetriebs vorgenommen werden kann, ist im Hybridmanagement
Durch die Diagnosemeldung auf dem Fahrerdisplay
Bei Ausführung des beschriebenen Verfahrens wird das Fahrzeug während einer Lenkzeitunterbrechung des Fahrzeugführers einer Fahrt über einen Zeitraum, der für eine ausreichende Symmetrierung der Speichermodule
Nach Abschluss der Symmetrierung wird Symmetrierungsanforderung im Hybridmanagement
Mit dem beschriebenen System zur Symmetrierung von Speichermodulen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hybridantriebhybrid drive
- 22
- Energiespeicherenergy storage
- 33
- SpeichermesseinheitMemory measurement unit
- 44
- Hybridmanagementhybrid management
- 55
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 66
- Motor-/GeneratoreinheitMotor / generator unit
- 77
- Speichermodulmemory module
- 88th
- Fahrerdisplaydriver's display
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007021588 A1 [0006] DE 102007021588 A1 [0006]
- DE 102007013873 A1 [0007] DE 102007013873 A1 [0007]
- DE 102006005334 A1 [0008, 0009] DE 102006005334 A1 [0008, 0009]
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-
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- 2009-10-29 DE DE102009051268A patent/DE102009051268A1/en active Pending
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