DE102010017392A1 - Verfahren zum Aktivieren eines erweiterten Elektro-Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeugs, Steuervorrichtung zum Steuern des Verfahrens sowie Schaltvorrichtung zum Aktivieren des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Aktivieren eines erweiterten Elektro-Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeugs, Steuervorrichtung zum Steuern des Verfahrens sowie Schaltvorrichtung zum Aktivieren des Verfahrens Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Aktivieren eines erweiterten Elektro-Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeugs, wenn der Fahrer durch Drücken eines Bedienelementes Bedarf an einer möglichst vollen Verfügbarkeit einer Traktionsbatterie angemeldet hat. Das Verfahren zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebs umfasst eine Vorkonditionierung der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges, wobei die Traktionsbatterie in einen für die Leistung der Traktionsbatterie optimalen Temperaturbereich gebracht wird. Darüber hinaus liefert die vorliegende Erfindung eine Schaltvorrichtung zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges und eine Steuervorrichtung zum Steuern des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktivieren eines erweiterten Elektro-Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeugs, eine Steuervorrichtung zum Steuern des Verfahrens sowie eine Schaltvorrichtung zum Aktivieren des Verfahrens.
  • Die EP 2 151 362 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges mit einem Elektroantrieb sowie ein zu dem Verfahren assoziiertes System. Das beschriebene Verfahren umfasst die Festlegung einer ersten Zone und einer zweiten Zone innerhalb einer ausgedehnten örtlichen Umgebung des Fahrzeuges. Die erste Zone weist dabei eine mit dem Fahrzeug verknüpfte erste Charakteristik auf und die zweite Zone weist eine mit dem Fahrzeug verknüpfte zweite Charakteristik auf, welche sich von der ersten Charakteristik unterscheidet. Das beschriebene Verfahren umfasst ferner ein Umschalten einer Betriebsart des Fahrzeuges von einem ersten Betriebsmodus in der ersten Zone zu einem zweiten Betriebsmodus in der zweiten Zone in Reaktion auf einen Wechsel des Fahrzeuges aus der ersten in die zweite Zone. Das zu dem Verfahren assoziierte System für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb umfasst einen Sensor, welcher ausgelegt ist, die Menge der von einem Energiespeicher gelieferten elektrischen Energie zu messen, und einen Controller, um eine eingesparte Menge an Kraftstoff des Fahrzeuges zu bestimmen. Nachteilig bei der beschriebenen Erfindung ist die fehlende Möglichkeit zur Fahrerinteraktion innerhalb des Verfahrens, insbesondere ein fehlendes manuelles Umschalten der verschiedenen Betriebsarten des Fahrzeuges durch den Fahrer.
  • Die US 2009/0243538 A1 beschreibt ein System zur Steuerung eines Fahrzeuges, wobei das System einen an eine Batterie gekoppelten Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeuges aufweist. Das beschriebene System umfasst ferner ein Vorwärmungssystem, welches dazu dient, die Batterie aufzuheizen, wenn die Temperatur der Batterie unter eine bestimmte Temperatur gesunken ist. Hierzu umfasst das beschriebene System eine Komparatorvorrichtung, welche ein Temperatursignal an das Vorwärmsystem für die Batterie liefert, wenn die Temperatur der Batterie unter eine bestimmte Temperatur gefallen ist, um einen Regelkreis für eine Vorwärmung der Batterie zu starten. Nachteilig sind das Fehlen einer die Batterie kühlende Temperaturkontrollvorrichtung sowie eine fehlende Adaption der Temperatursteuerung des Vorwärmsystems auf unterschiedliche Betriebsanforderungen des Fahrzeuges.
  • Die Druckschrift US 2009/0125172 A1 beschreibt eine Schaltervorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb, wobei die Schaltervorrichtung einen Eco-Schalter umfasst, der in Abhängigkeit der Stellung des Eco-Schalters einen Referenzwert Wstop auf einen bestimmten Wert festsetzt. In einer On-Stellung des Eco-Schalters ist der Referenzwert Wstop auf einen Wert W2 eingestellt, wobei der Referenzwert Wstop die Entscheidung, den Brennkraftmotor zu starten, festlegt. Der Wert W1 legt die benötigte Menge an elektrischer Energie für einen reibungslosen Neustart des Motors nach der Beendigung einer Fahrt des Fahrzeuges fest. Nachteilig ist hierbei die fehlende energiesparende Aufheizung und/oder Kühlung der Hybridbatterie, um eine effiziente Hybridfahrweise des Hybridkraftfahrzeuges zu ermöglichen.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen effektiveren Elektro-Fahrbetrieb eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs – nachfolgend Kraftfahrzeug genannt – durch eine verbesserte Leistungsfähigkeit eines elektrischen Energiespeichers oder einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges auf Anforderung des Fahrers bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Aktivieren eines erweiterten Elektro-Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Vorkonditionierung einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit davon durchgeführt wird, ob ein Bedienelement vom Fahrer betätigt worden ist.
  • Dabei stellt die Traktionsbatterie elektrische Energie bereit, damit das Kraftfahrzeug zumindest zeitweise rein elektrisch fahren kann. Für die größtmögliche Leistungsfähigkeit der Traktionsbatterie ist es dabei notwendig, dass sie in einem optimalen Temperaturbereich betrieben wird. Dies bedeutet, dass die Traktionsbatterie mehr als eine Mindesttemperatur und weniger als eine Maximaltemperatur aufweist. Dazu kann eine zu kalte Traktionsbatterie mittels Warmpulsen erwärmt werden oder eine zu warme Traktionsbatterie durch kühlende Klimatisierung oder Lüftung abgekühlt werden.
  • Ferner wird erfindungsgemäß für die gestellte Aufgabe eine Steuervorrichtung zum Steuern des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes bereitgestellt, wobei die Steuervorrichtung mit elektrischen Ein/Ausgabeeinheiten verbunden ist.
  • Ferner wird erfindungsgemäß für die gestellte Aufgabe eine Schaltvorrichtung zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges bereitgestellt, wobei die Schaltvorrichtung mit der Steuervorrichtung zum Steuern des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes verbunden ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes umfasst die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie ein Erhöhen einer Temperatur der Traktionsbatterie durch ein Laden und Entladen der Traktionsbatterie, wodurch ein Betrieb der Traktionsbatterie in einem optimalen Betriebsbereich ermöglicht wird.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes umfasst die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie ein Erhöhen einer Temperatur der Traktionsbatterie durch ein Warmpulsen der Traktionsbatterie.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes umfasst die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie ein Erniedrigen einer Temperatur der Traktionsbatterie durch eine Klimatisierung der Traktionsbatterie.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes umfasst das Verfahren zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes ferner den Schritt, dass eine Maximierung einer Dauer einer elektrischen Fahrt des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit davon durchgeführt wird, ob das Bedienelement vom Fahrer betätigt worden ist. Insbesondere kann der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs durch die erweiterten Hybridfunktionen des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes gesenkt werden.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes wird die Maximierung der Dauer der elektrischen Fahrt dadurch erreicht, dass eine geänderte Pedalkennlinie eines Gaspedals verwendet wird, die einen vergrößerten Fahrbereich aufweist, der der elektrischen Fahrt zugeordnet wird.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes wird die Maximierung der Dauer der elektrischen Fahrt dadurch erreicht, dass ein Start einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verzögert wird.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes umfasst die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie eine Temperatur der Traktionsbatterie zwischen –5°C und 60°C, vorzugsweise zwischen 5°C und 25°C, besonders bevorzugt 15°C. Dies ermöglicht, die Traktionsbatterie schnellstmöglich in den Bereich größtmöglicher Leistungsfähigkeit zu versetzen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Von den Figuren zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Verfahrens für einen erweiterten Elektro-Fahrbetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein schematisches Blockschaltbild eines elektrischen Steuerungssystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In allen Figuren sind gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Mittel, Komponenten und Einrichtungen – sofern nicht Gegenteiliges vorgegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens für den erweiterten Elektro-Fahrbetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Das Verfahren beginnt mit dem Verfahrensbeginn S1, wobei in diesem Schritt notwendige Initialisierungen der beteiligten Systeme vorgenommen werden können. Der Fahrer kann durch Drücken eines Bedienelements Bedarf an einer möglichst frühzeitigen und vollen Leistungsfähigkeit des elektrischen Energiespeichers oder der Traktionsbatterie anmelden, weshalb von einem Steuerungssystem des Kraftfahrzeuges ein Abfragen S2 der Schalterstellung des Bedienelements erfolgt. Anschließend wird das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit der vorgefundenen Schalterstellung des Bedienelements in einem ersten Elektro-Fahrbetrieb S6 oder in einen erweiterten Elektro-Fahrbetrieb S4 betrieben. Der erste Elektro-Fahrbetrieb S6 umfasst ein Steuern S7 des Kraftfahrzeuges. Ferner können im ersten Elektro-Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges Hybridmoduswechsel durch die Steuervorrichtung vorgenommen werden, d. h. ein Umstellen von einer rein elektrischen Fahrt auf eine mit Brennkraftmaschinen betriebenen Fahrt. Diese Hybridmoduswechsel erfolgen in Abhängigkeit von bestimmten Parametern, welche für den ersten Elektro-Fahrbetrieb angepasst sind. Diese die Hybridmoduswechsel bestimmenden Parameter betreffen mehrer Fahrzeugparameter, wie beispielsweise den minimalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers für eine elektrische Fahrt des Kraftfahrzeuges, Kennlinien von Steuerungselementen und Pedalen des Kraftfahrzeuges usw. Beim Unter- oder Überschreiten eines Grenzwerts des Parameters erfolgt der entsprechend vorgesehene Hybridmoduswechsel des Kraftfahrzeuges.
  • Für den Fall, dass das Bedienelement sich in einer Stellung für den erweiterten Elektro-Fahrbetrieb befindet, wird das Kraftfahrzeug von dem Steuerungssystem in den erweiterten Elektro-Fahrbetrieb S4 gesetzt. Der erweiterten Elektro-Fahrbetrieb S4 umfasst vorzugsweise ein Vorkonditionieren S3 durch ein Temperieren der Temperatur der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs. Dieser vorgegebene Temperaturbereich ist derart eingeengt, dass sich eine größere Leistungsfähigkeit des elektrischen Energiespeichers gegenüber dem ersten Elektro-Fahrbetrieb einstellt. Hierzu kann ein zu kalter elektrischer Energiespeicher beispielsweise mittels Warmpulsen oder einer sonstigen Heizungseinrichtung erwärmt werden oder ein zu warmer elektrischer Energiespeicher durch Klimatisierung abgekühlt werden. Die dabei verbrauchte Energie wird durch die erhöhte Leistungsfähigkeit der Hybridfunktion des Kraftfahrzeuges wieder eingespart.
  • Im erweiterten Elektro-Fahrbetrieb S4 werden ebenfalls Hybridmoduswechsel des Kraftfahrzeuges durch die Steuervorrichtung vorgenommen. Diese Hybridmoduswechsel erfolgen ebenso wie im ersten Elektro-Fahrtbetrieb in Abhängigkeit von bestimmten Parametern, welche für den ersten Elektro-Fahrbetrieb angepasst sind.
  • Im Zuge des Steuerns S5 des Kraftfahrzeuges innerhalb des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes S4 werden ferner geänderte Werte für die bestimmenden Parameter verwendet. Dadurch kann erreicht werden, dass mit einer verstärkten Häufigkeit und/oder über eine längere Zeitdauer eine rein elektrische Fahrt des Kraftfahrzeuges vorliegt.
  • Das Verfahren endet schließlich mit dem Verfahrensende S8.
  • Die 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines elektrischen Steuerungssystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Schaltvorrichtung 1, welche als elektrisches oder elektronisches Bedienelement ausgeführt sein kann, ist mit einer Steuervorrichtung 2 des Kraftfahrzeuges verbunden. Die Steuervorrichtung 2 ist mit zwei elektrischen Ein/Ausgabeeinheiten 3 und 4 verbunden, wobei die Steuervorrichtung 2 über mehr als die zwei abgebildeten elektrischen Ein/Ausgabeeinheiten 3 und 4 verfügen kann.
  • Die Steuervorrichtung 2 steuert das Kraftfahrzeug im ersten und im erweiterten Elektro-Fahrbetrieb über die elektrischen Ein/Ausgabeeinheiten 3 und 4. Die Schaltvorrichtung 1 dient dem Fahrer zum Aktivieren und Desaktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend näher erläutert wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
  • Beispielsweise kann als ein weiteres Aufheizverfahren für die Traktionsbatterie im Zuge einer schnellstmöglichen Vorkonditionierung der Traktionsbatterie die Abwärme einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verwenden.
  • 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
    • EP 2151362 A1 [0002]
    • US 2009/0243538 A1 [0003]
    • US 2009/0125172 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Aktivieren eines erweiterten Elektro-Fahrbetriebes (S4) eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Vorkonditionierung einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit davon durchgeführt wird (S3), ob ein Bedienelement vom Fahrer betätigt worden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie ein Erhöhen einer Temperatur der Traktionsbatterie durch ein Laden und Entladen der Traktionsbatterie umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie ein Erhöhen einer Temperatur der Traktionsbatterie durch ein Warmpulsen der Traktionsbatterie umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie ein Erniedrigen einer Temperatur der Traktionsbatterie durch eine Klimatisierung der Traktionsbatterie umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes (S4) ferner den Schritt umfasst, dass eine Maximierung einer Dauer einer elektrischen Fahrt des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit davon durchgeführt wird (S5), ob das Bedienelement vom Fahrer betätigt worden ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximierung der Dauer der elektrischen Fahrt dadurch erreicht wird, dass eine geänderte Pedalkennlinie eines Gaspedals verwendet wird, die einen vergrößerten Fahrbereich aufweist, der der elektrischen Fahrt zugeordnet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximierung der Dauer der elektrischen Fahrt dadurch erreicht wird, dass ein Start einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verzögert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorkonditionierung der Traktionsbatterie eine Temperatur der Traktionsbatterie zwischen –5°C und 60°C liegt, vorzugsweise zwischen 5°C und 25°C liegt, besonders bevorzugt 15°C beträgt.
  9. Steuervorrichtung (2) zum Steuern des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes, wobei die Steuervorrichtung (2) mit elektrischen Ein-/Ausgabeeinheiten (3, 4) gemäß einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche verbunden ist.
  10. Schaltvorrichtung (1) zum Aktivieren des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges, wobei die Schaltvorrichtung (1) mit einer Steuervorrichtung (2) zum Steuern des erweiterten Elektro-Fahrbetriebes gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1–8 verbunden ist.
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