DE102010027605B4

DE102010027605B4 - Fahrzeug mit einem Antriebssystem

Info

Publication number: DE102010027605B4
Application number: DE102010027605.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: DE102010027605A1

Abstract

Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) für ein Fahrzeug (10), wobei das Fahrzeug-Antriebssystems (1)- mindestens einen elektromotorischem Antrieb (2, 2.1), welcher auf mindestens zwei Fahrzeugräder wirkt,- mindestens ein Batteriesystem (3, 3.1, 3.2), sowie- mindestens eine Leistungsschalteinheit (4) aufweist, und das Fahrzeug (10) ferner dafür ausgebildet ist, mit dem Fahrzeug-Antriebssystem (1) im Rekuperationsbetrieb das Fahrzeug (10) abzubremsen, wobei der Energiefluss für den elektromotorischen Antrieb (2, 2.1) mittels der Leistungsschalteinheit (4) gesteuert und/oder überwacht wird, wobei die Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder längerer Fahrtdauer erfolgt,wobeidas Batteriesystem (3) aus mindestens zwei Energiespeichern (3.1, 3.2) besteht, wobei die mindestens zwei Energiespeicher (3.1, 3.2) des Batteriesystems (3) auf unterschiedlichen Technologien basieren, und zur Bestimmung des Energieflusses eine Shunt-Einheit (7) im Fahrzeug-Antriebsystem (1) vorgesehen ist, wobei zur Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1), insbesondere der Shunt-Einheit (7),a) bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder längerer Fahrtdauer,b) der dafür erfolgte elektrische Energiefluss als Energieäquivalent unter Einbeziehung der Shunt-Einheit (7) erfasst wird, und mit einem Energieäquivalent,b1) welches ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung repräsentiert, und/oderb2) welches ein Maß für die Ladezustandsänderung des Batteriesystems (3, 3.1, 3.2) repräsentiert, verglichen und ein erkannter Fehler optisch und/oder akustisch und/oder haptisch angezeigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1, sowie ein mit einem Fahrzeug-Antriebssystem ausgestattetes Fahrzeug.
Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind beispielsweise aus den Schriften DE 10 2007 056 359 A1 und aus der DE 10 2008 040 812 A1 bekannt.
Der Trend der Zukunft ist dahingehend, dass Fahrzeuge mit einem Elektromotor als Antriebsaggregat ausgestattet sein werden, wobei zwischen sogenannten Hybridfahrzeugen (aufweisend einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor) und reinen Elektrofahrzeugen unterschieden wird.
Allen Fahrzeugen gemeinsam, ist das Thema der Energiespeicherung bzw. der Batteriesysteme für das Fahrzeug, da die Energiespeicherung ein Maß für den Wirkradius des Fahrzeugs darstellt. Aus diesem Grunde, werden die Elektro-Antriebseinheiten (Elektromotoren) derart realisiert, dass mittels diesen nicht nur eine Fahrzeugbeschleunigung erfolgen kann, sondern auch eine Fahrzeugverzögerung durchgeführt werden kann. Bei letzterem ist es möglich, die durch den Bremsvorgang generierte Energie, einem im Fahrzeug befindlichem Energiespeicher zurückzuführen. In der Fachwelt ist das Bremsen mittels Elektro-Antriebseinheiten (Elektromotoren) im Generatorbetrieb, als Rekuperationsbetrieb bekannt.
Aus der Schrift DE 10 2008 040 812 A1 ist ein Verfahren zum Abbremsen eines Hybridfahrzeuges bekannt, bei diesem die im Rekuperationsbetrieb gewonnene elektrische Energie zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise wenigstens einer elektrischen Heizvorrichtung zugeführt wird.
Aus der Schrift DE 10 2007 056 359 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs bekannt, welches eine elektrisch-regenerative Bremse, insbesondere einen Generator, und eine Anzahl von Reibbremsen aufweist, wobei sich die Gesamtverzögerung aus Verzögerungsanteilen der Reibbremsen und der elektrisch-regenerativen Bremse zusammensetzt.
Aus der Schrift DE 197 47 265 A1 ist ein Hybridfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges bekannt, bei diesem die Antriebskraft von einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor über ein Getriebe in den Antriebsstrang leitbar ist.
Aus der DE 10 2006 046 097 A1 ist ein Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs bekannt, welcher aus einer seriellen Anordnung eines Verbrennungsmotors, einer vorwiegend als Generator betreibbaren ersten Elektromaschine, einer vorwiegend als Elektromotor betreibbaren zweiten Elektromaschine, einem Achsantrieb, einer über schaltbare Leitungen und einer Leistungselektronik mit den beiden Elektromaschinen verbindbaren Fahrbatterie sowie einem Steuergerät zur Steuerung des Energieflusses zwischen den Elektromaschinen und der Fahrbatterie, besteht.
Allen Schriften gemeinsam ist, dass jeweils stillschweigend davon ausgegangen wird, dass die als Antrieb wirkenden Elektromotoren, bzw. auch als Generator betreibbaren Elektromaschinen, bzw. als elektrisch-regenerative Bremsen ausgebildeten Einheiten, sowie die im Fahrzeug-Antriebssystems befindlichen Einheiten, wie beispielsweise das Batteriesystem, die Leistungsschalteinheit und die Shunt-Einheit zur Bestimmung des Energieflusses, stets fehlerfrei funktionieren, und über den per Design vorherbestimmten Wirkungsgrad verfügen, bzw. über die vorgesehene Messgenauigkeit verfügen.
Eine Leistungsreduzierung, beispielsweise infolge Alterungseffekten oder sich langsam einschleichenden Fehlern (Messungenauigkeit der Shunt-Einheit), wird jedoch nicht erkannt. Eine Leistungsreduzierung, bzw. eine Fehlmessung, kann sich jedoch gerade dann als sicherheitskritischer Zustand erweisen, wenn der Wärmehaushalt eines Bremssystems derart ausgelegt ist, dass ein bestimmter Energieanteil nicht als Reibenergie vernichtet wird, sondern als rückgewinnbare Energie durch elektrisch-regeneratives Bremsen abgebaut wird, da dann in einer Notsituation (längerem Bremsvorgang), die zulässige Maximaltemperatur (infolge der vorwiegenden Reibenergie) überschritten werden kann (da das elektrische Bremssystem nur noch einen geringeren Energieabbau leisten / übernehmen kann).
Zur Lösung der genannten Probleme, bzw. um Abnormalitäten zu erkennen, sind aus dem Stand der Technik nachfolgende Lösungen bekannt:

Aus der DE 10 2008 051 079 A1 ist eine Batterie-Lade-/Entladestrom-Erfassungs-vorrichtung bekannt, bei dieser der Batteriestrom auf Basis einer Shunt-Spannung berechnet wird und zur Erfassung einer Abnormalität die Temperatur erfasst und ausgewertet wird ([0043] ein übermäßig großer Shunt-Widerstand führt zu einer übermäßig großen Temperatur).

Aus der US 2009 / 0 145 674 A1 ist ein Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems, bzw. insbesondere einer Batterieanordnung bekannt, wobei zur Überwachung der Batterieanordnung auf Abnormalitäten eine Vielzahl von Temperatursensoren, einer Vielzahl von Stromsensoren, sowie einer Vielzahl von Spannungssensoren vorhanden sind. Zur Überwachung werden die Parameter auf Ober- oder Unterspannung, auf Ober- und Unterspannung, sowie auf Ober- und Untertemperatur überwacht [0078].
Aus der Schrift DE 10 2005 004 576 A1 ist ein Bremsanlage mit Überwachungsfunktion bekannt, bei diesem je eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Erwärmung der beiden vordersten Bremsvorrichtungen vorgesehen sind, um anhand von Vergleichsmessungen zueinander, die Qualität der Bremsanlage bewerten zu können, bzw. Abnormalitäten in Form von Unsymmetrien erkennen zu können.
Die Schrift DE 10 2005 034 588 A1 bezieht sich allgemein auf die Speicherung elektrischer Energie, und beispielsweise auf einen Energiespeicher mit mehreren, in Reihe geschalteten Speicherelementen und einer Ladungsumverteilungsschaltung. Der Energiespeicher ist so eingerichtet ist, dass die Speicherelement- Spannung gemessen und mit einem Spannungs-Schwellenwert verglichen wird, wobei die Ladungsumverteilungsschaltung bei Überschreiten des Spannungs-Schwellenwerts durch ein Speicherelement aus diesem Speicherelement Ladung abführt und hierdurch dessen Spannung verringert.
Als Nachteil an diesen Lösungen der zuvor genannten Schriften ist anzusehen, dass eine Temperaturauswertung hierzu / hierbei eine elementare Rolle spielt, wobei dem Fachmann bestens bekannt ist, dass Fahrzeuge bzw. die darin enthaltenen Steuergeräte / Komponenten in einem weiten Temperaturbereich (von -40 Grad bis Ober +85 Grad) funktionieren müssen, und somit die Temperaturüberwachung zur Feststellung von Abnormalitäten, mit der aktuellen Umgebungstemperatur überlagert wird, was letztendlich einen negativen Einfluss auf die Erfassungsgenauigkeit bewirkt, bzw. nur eine begrenzte Messgenauigkeit zulässt.
Neben der Bereitstellung der Energie, bzw. Steuerung des Energiefluss für den elektromotorischen Antrieb, kann die objektive Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden, eine Lösung vorzustellen, mittels dieser (größere) Abweichungen (Fehler) der Messgenauigkeit der Shunt-Einheit oder eine Leistungsreduzierung und/oder deren Auswirkung sicher, bzw. frühzeitig erfasst werden kann, um somit Fehler die zu sicherheitskritischen Situationen führen könnten, sicher im Vorfeld anzeigen bzw. beheben zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems gemäß dem Anspruch 1, bzw. durch ein Fahrzeug- Antriebssystem gemäß dem Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen möglich sind.
Um eine Leistungsminderung / Leistungsreduzierung eines Fahrzeug-Antriebssystems, welches auch als Bremssystem genutzt wird, bzw. um eine Abweichung der Messgenauigkeit einer Shunt-Einheit zur Bestimmung des Energieflusses, bei Fahrzeugen die Ober ein Fahrzeug-Antriebssystem verfügen, welches auch als Bremssystem genutzt wird, sicher wie auch frühzeitig zu erkennen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der/die Energiefluss/E-Flüsse für den/die elektromotorische/n Antrieb/e welche/r mittels der Leistungsschalteinheit gesteuert und/oder überwacht wird/werden,

a) zur Funktionsüberwachung des Fahrzeug-Antriebssystems, insbesondere der Shunt-Einheit, bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder längerer Fahrtdauer, der dafür erfolgte elektrische Energiefluss als Energieäquivalent unter Einbeziehung der Shunt-Einheit erfasst wird, und mit einem Energieäquivalent, welches ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung repräsentiert, und/oder welches ein Maß für die Ladezustandsänderung des Batteriesystems repräsentiert, verglichen wird, und/oder
b) beim abbremsen (im Rekuperationsbetrieb) des Fahrzeugs, die Energieflüsse für die Fahrzeug-Antriebssysteme, erfasst werden, und die Energieflüsse der Radnabenmotoren in Korrelation zueinander, infolge des zugehörenden Bremsvorganges, bewertet werden, und/oder
c) beim abbremsen (im Rekuperationsbetrieb) des Fahrzeugs, der Energiefluss für das Fahrzeug-Antriebssystems, erfasst wird, und der Energiefluss in Korrelation zur Fahrzeugverzögerung, infolge des zugehörenden Bremsvorganges, bewertet wird.

Neben dem Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems, ist als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch ein entsprechendes Fahrzeug-Antriebssystem inbegriffen.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW oder LKW, das mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Antriebssystem ausgestattet ist.
Weitere Vorteile bzw. Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen und dem dazugehörenden Verfahren.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den dazugehörenden Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Es zeigen:
Die Zeichnungen zeigen in

1: Eine Darstellung eines Fahrzeugs (10) mit einem Fahrzeug-Antriebssystems (1), bestehend aus mindestens einem elektromotorischen Antrieb (2), welcher als Zentralmotor (2) ausgebildet ist.
2: Eine Darstellung eines Fahrzeugs (10) mit einem Fahrzeug-Antriebssystems (1), bestehend aus mindestens einem elektromotorischen Antrieb (2), welcher als Zentralmotor (2) ausgebildet ist.
3: Eine Darstellung eines Fahrzeugs (10) mit einem Fahrzeug-Antriebssystems (1), bestehend aus mindestens einem elektromotorischen Antrieb (2), welcher als zwei Radnabenmotoren (2.1) ausgebildet ist.
4: Eine Darstellung eines Fahrzeugs (10) mit einem Fahrzeug-Antriebssystems (1), bestehend aus mindestens einem Batteriesystem (3), wobei das Batteriesystem (3) aus mindestens zwei Energiespeichern (3.1, 3.2) besteht.

1 zeigt ein Fahrzeug (10) mit einem Fahrzeug-Antriebssystems (1), bestehend aus mindestens einem elektromotorischem Antrieb (2), mindestens einem Batteriesystem (3) und mindestens einer Leistungsschalteinheit (4), sowie einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (5), ausgebildet als Gaspedal und/oder Bremspedal, zur Vorgabe eines Fahrerwunsches hinsichtlich einer Anforderung einer Leistungsabgabe des elektromotorischen Antriebs (2), wobei der Energiefluss des Batteriesystems (3) für den elektromotorischen Antrieb (2) mittels der Leistungsschalteinheit (4) gesteuert wird. Das Fahrzeug-Antriebssystem (1) weist hierfür vorzugsweise eine als sogenannte Shunt-Einheit (7) entsprechende Messvorrichtungen auf, welche den Stromfluss / Energiefluss zu/von den elektromotorischen Antrieb (2) / als Generator betreibbare Elektromaschine (2), bzw. als elektrisch-regenerative Bremse/n (2) erfassen und bewerten kann, wobei die Shunt-Einheit (7) (im gezeigten Beispiel) Bestandteil der Leistungsschalteinheit (4) ist. Selbstverständlich kann die Shunt-Einheit (7) auch als eigenständige Einheit des Fahrzeug-Antriebssystems (1) ausgeführt sein.
Ferner ist aus der 1 ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungssystem (6), zur Bereitstellung einer Geschwindigkeitsinformation / Tachoinformation (absolut oder als Deltainformation), ersichtlich, mittels diesem die Geschwindigkeitsänderung bei einem Bremsvorgang und/oder Beschleunigungsvorgang erfasst werden kann, und (in nicht näher gezeigten Weise) der Bewertungseinheit des Fahrzeug-Antriebssystems (1) bereitstellen kann.
Die Bewertung kann hierbei vorzugsweise durch die Leistungsschalteinheit (4) selbst, oder mittels einem nicht näher dargestelltem weiteren Steuergerät erfolgen, wobei ein Energieäquivalent ermittelt wird, welches ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung repräsentiert [Energieäquivalent resultiert aus dem Produkt von Fahrzeuggewicht multipliziert mit (Geschwindigkeit 1 zum Quadrat minus Geschwindigkeit 2 zum Quadrat)].
Die Erfassung der Funktions-Parameter des Batteriesystems (3), beispielsweise der Spannungswert der Batterie, erfolgt mit gängigen Mitteln / dem Fachmann bekannten Mitteln, und ist deshalb nicht näher dargestellt.
Die Bewertung kann auch hierbei vorzugsweise durch die Leistungsschalteinheit (4) selbst, oder mittels einem nicht näher dargestelltem weiteren Steuergerät erfolgen, wobei ein Energieäquivalent ermittelt wird, welches ein Maß für die Ladezustandsänderung des Batteriesystems repräsentiert [Energieäquivalent resultiert aus Batteriekapazität und Spannungsänderung].
Diese repräsentierenden Energieäquivalente werden dann mit dem/den Energieäquivalent/en, resultierend aus dem elektrische Energiefluss, welcher unter Einbeziehung der Shunt-Einheit (7) erfasst wird, verglichen bzw. ins Verhältnis gesetzt.
Bei der Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) wird die Shunt-Einheit (7) des Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerfrei bewertet wird, wenn der Vergleich der Energieäquivalente zeigt, dass sich diese zueinander innerhalb eines vorgegebenen Verhältnisses befinden.
Bei der Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) wird die Shunt-Einheit (7) des Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerhaft bewertet, wenn der Vergleich der Energieäquivalente zeigt, dass sich diese zueinander außerhalb eines vorgegebenen Verhältnisses befinden. Ein erkannter Fehler, wird in nicht näher gezeigter Weise, optisch und/oder akustisch und/oder haptisch angezeigt.
Die zur Auswertung / Bewertung der heranzuziehenden zur FahrzeugGeschwindigkeitsänderung korrelierenden Energieäquivalente, sind vorzugsweise in einer Tabelle eines nichtflüchtigen Speichers abgelegt.
Die zur Auswertung / Bewertung der heranzuziehenden zur Ladezustandsänderung des Batteriesystems korrelierenden Energieäquivalente, werden mittels einer Real-Time-Messung der Funktions-Parameter des Batteriesystems (3) bestimmt.
Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug (10) welches versehen ist mit einem Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Bewertung, unabhängig der Stärke und/oder Dauer eines Bremsvorganges und/oder eines Beschleunigungsvorganges durchgeführt werden kann, da als wesentliche Berechnungsfaktoren nur die Änderungsgeschwindigkeit sowie das Fahrzeuggewicht erforderlich sind, bzw. bei längeren Fahrten die dafür erforderliche kinetische Energie, unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades (inklusive Reibungs-& Rollverluste), herangezogen werden kann.
Zur Vermeidung von Fehlbewertungen ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass eine Entscheidung hinsichtlich der Generierung eines Warnsignals auf Basis von mehreren nacheinander folgenden Einzelbewertungen erfolgt, da dann einzelne Bewertungsfehler (beispielsweise Bremsen bei Bergabfahrt) nicht zum Tragen kommen.
Ergänzend sei angeführt, dass im Lichte der Erfindung unter dem Begriff „Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit“ auch ein kompletter Fahrzyklus (Fahrtbeginn bis Fahrtende), oder Teilbereiche daraus zu verstehen sind, da ein Fahrzyklus im Regelfall mit einer Geschwindigkeitszunahme beginnt, und mit einer Geschwindigkeitsabnahme endet, sowie eine längere Fahrt im Regelfall mit gewissen Geschwindigkeitsänderungen einhergeht, sowie das erfindungsgemäße Verfahren auch anzuwenden ist, wenn ein Fahrzeug über eine gewisse Zeit mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit diesem Verfahren auch indirekt Fehler beim Batteriesystem erkannt werden können, da sich eine Schwächung der Batterie, indirekt als Fehler in der Shunt-Einheit auswirkt.
2 zeigt ähnlich zur 1 ein Fahrzeug (10) mit einem Fahrzeug-Antriebssystems (1), bestehend aus mindestens einem elektromotorischem Antrieb (2), mindestens einem Batteriesystem (3) und mindestens einer Leistungsschalteinheit (4), sowie einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (5), ausgebildet als Gaspedal und/oder Bremspedal, zur Vorgabe eines Fahrerwunsches hinsichtlich einer Anforderung einer Leistungsabgabe des elektromotorischen Antriebs (2), wobei der Energiefluss des Batteriesystems (3) für den elektromotorischen Antrieb (2) mittels der Leistungsschalteinheit (4) gesteuert wird.
Die Leistungsschalteinheit (4) weist hierfür vorzugsweise (nicht näher gezeigt) entsprechende Messvorrichtungen auf, welche den Stromfluss / Energiefluss zu/von den elektromotorischen Antrieb (2) / als Generator betreibbare Elektromaschine (2), bzw. als elektrisch-regenerative Bremse/n (2) erfassen und bewerten können. Ferner ist aus der 2 ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungssystem (6), zur Bereitstellung einer Geschwindigkeitsinformation / Tachoinformation (absolut oder als Deltainformation), ersichtlich, mittels diesem die Geschwindigkeitsänderung bei einem Bremsvorgang erfasst werden kann, und (in nicht näher gezeigten Weise) der Bewertungseinheit des Fahrzeug-Antriebssystems (1) bereitstellen kann.
Die Bewertung kann hierbei vorzugsweise durch die Leistungsschalteinheit (4) selbst, oder mittels einem nicht näher dargestelltem weiteren Steuergerät erfolgen.
Bei der Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) wird das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerfrei bewertet wird, wenn die Bewertung des erfassten Energieflusses zeigt, dass der erfasste Energiefluss sich innerhalb eines Wertebereichs befindet, welcher in einem vorgegebenen Verhältnis zur Fahrzeugverzögerung (welche beispielsweise mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungssystem / Tachoinformation (6) erfasst wird) steht.
Bei der Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) wird das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerhaft bewertet wird, wenn die Bewertung des erfassten Energieflusses zeigt, dass der erfasste Energiefluss sich außerhalb eines Wertebereichs befindet, welcher in einem vorgegebenen Verhältnis zur Fahrzeugverzögerung steht. Ein erkannter Fehler, wird in nicht näher gezeigter Weise, optisch und/oder akustisch und/oder haptisch angezeigt.
Die zur Auswertung / Bewertung heranzuziehenden zum Fahrzeug-Geschwindigkeitsabbau korrelierenden Wertebereiche, sind vorzugsweise in einer Tabelle eines nichtflüchtigen Speichers abgelegt.
Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug (10) welches versehen ist mit einem Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Bewertung, unabhängig der Stärke und/oder Dauer des Bremsvorganges durchgeführt werden kann, da als wesentliche Berechnungsfaktoren nur die Delta-Abbremsgeschwindigkeit sowie das Fahrzeuggewicht erforderlich sind.
Zur Vermeidung von Fehlbewertungen ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass eine Entscheidung hinsichtlich der Generierung eines Warnsignals auf Basis von mehreren nacheinander folgenden Einzelbewertungen erfolgt, da dann einzelne Bewertungsfehler (beispielsweise Bremsen bei Bergabfahrt) nicht zum Tragen kommen.
3 zeigt ähnlich zur 1 zeigt ein Fahrzeug (10) mit einem Fahrzeug-Antriebssystems (1), bestehend aus mindestens zwei elektromotorischen Antrieben (2.1), mindestens einem Batteriesystem (3) und mindestens einer Leistungsschalteinheit (4), sowie einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (5), ausgebildet als Gaspedal und/oder Bremspedal, zur Vorgabe eines Fahrerwunsches hinsichtlich einer Anforderung einer Leistungsabgabe der elektromotorischen Antriebe (2.1), wobei der Energiefluss des Batteriesystems (3) für die elektromotorischen Antriebe (2.1) mittels der Leistungsschalteinheit (4) gesteuert werden. Die Leistungsschalteinheit (4) weist hierfür vorzugsweise (nicht näher gezeigt) entsprechende Messvorrichtungen auf, welche die Stromflüsse / Energieflüsse zu/von den elektromotorischen Antrieben (2.1) / als Generator betreibbare Elektromaschinen (2.1), bzw. als elektrisch-regenerative Bremsen (2.1) erfassen und bewerten können. Ferner ist aus der 3 ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungssystem (6), zur Bereitstellung einer Geschwindigkeitsinformation / Tachoinformation (absolut oder als Deltainformation), ersichtlich, mittels diesem die Geschwindigkeitsänderung bei einem Bremsvorgang erfasst werden kann, und (in nicht näher gezeigten Weise) der Bewertungseinheit des Fahrzeug-Antriebssystems (1) bereitstellen kann.
Die Bewertung kann hierbei vorzugsweise durch die Leistungsschalteinheit (4) selbst, oder mittels einem nicht näher dargestelltem weiteren Steuergerät erfolgen.
Bei der Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) wird das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerfrei bewertet wird, wenn die Bewertung der erfassten Energieflüsse zeigt, dass die erfassten Energieflüsse sich innerhalb eines Toleranzbereichs zueinander befinden.
Bei der Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) wird das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerhaft bewertet wird, wenn die Bewertung der erfassten Energieflüsse zeigt, dass die erfassten Energieflüsse sich außerhalb eines Toleranzbereichs zueinander befinden. Ein erkannter Fehler, wird in nicht näher gezeigter Weise, optisch und/oder akustisch und/oder haptisch angezeigt.
Die zur Auswertung / Bewertung heranzuziehenden zum Fahrzeug-Bremsvorgang korrelierenden Toleranzbereiche, sind vorzugsweise in einer Tabelle eines nichtflüchtigen Speichers abgelegt.
Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug (10) welches versehen ist mit einem Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Bewertung, unabhängig der Stärke und/oder Dauer des Bremsvorganges durchgeführt werden kann, wobei - infolge der Relativmessung zueinander - das Fahrzeuggewicht sowie der Fahrzeugladezustand keinen Einfluss haben.
Die 4 zeigt (ähnlich der 1 bis 3) eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Fahrzeug-Antriebssystems (1).
Wie oben bereits ausgeführt, ist der Trend der Zukunft dahingehend, dass Fahrzeuge mit einem Elektromotor als Antriebsaggregat ausgestattet sein werden, wobei zwischen sogenannten Hybridfahrzeugen (aufweisend einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor) und reinen Elektrofahrzeugen unterschieden wird, wobei derartige Fahrzeuge mit einem Antriebssystem, bestehend aus mindestens einem elektromotorischem Antrieb, mindestens einem Batteriesystem und mindestens einer Leistungsschalteinheit (Schütz), ausgestattet sind.
Allen Fahrzeugen gemeinsam, ist das Thema der Energiespeicherung bzw. der Batteriesysteme für das Fahrzeug, da die Energiespeicherung ein Maß für den Wirkradius des Fahrzeugs darstellt.
Der Trend der gegenwärtigen Entwicklung ist derzeit auf ein Batteriesystem gerichtet, welches auf einer Lithium-Ion-Technologie (Lithium-Ionen) basiert, da die Lithium-Ion-Technologie ein höheres Arbeitsvolumen (Speicherenergie pro Volumeneinheit) gegenüber der herkömmlichen Nickel-Cadmium-Technologie ermöglicht (ca. Faktor 3), und somit das Batteriesystem kompakter bzw. leichter zu realisieren ist.
Ein Nachteil der Lithium-Ion-Technologie gegenüber der Nickel-Cadmium-Technologie ist darin zu sehen, dass der Innenwiderstand bei Energiespeichern mit Lithium-Ion-Technologie höher ist, als der Innenwiderstand bei Energiespeichern mit Nickel-Cadmium-Technologie. Dieser Nachteil wirkt sich besonders dann negativ aus, wenn kurzzeitig eine hohe Anforderung einer Leistungsabgabe des elektromotorischen Antriebs gefordert ist, wie dies beispielsweise bei einem Fahrzeugbeschleunigungsvorgang / Überholvorgang der Fall ist.
Wie oben in der Beschreibung bei der Aufgabe der Erfindung bereits angeführt, ist neben der Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1), auch die Bereitstellung der Energie, bzw. Steuerung des Energieflusses für den elektromotorischen Antrieb, ein Thema, welches für die Sicherheit des Fahrzeugs entscheidend ist, wobei es gilt, die Auswirkungen des höheren Innenwiderstandes bei Energiespeichern mit Lithium-Ion-Technologie zu reduzieren, bzw. nur reduziert zum Tragen kommen zu lassen.
Um diesen Nachteil, hinsichtlich des höheren Innenwiderstandes bei Energiespeichern mit Lithium-Ion-Technologie zu kompensieren bzw. in der Auswirkung zu reduzieren, wird ferner erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Batteriesystem für das Fahrzeug mindestens zwei Energiespeicher aufweist, wobei die mindesten zwei Energiespeicher auf unterschiedlichen Technologien basieren, und der weitere Energiespeicher einen niedrigeren Innenwiderstand gegenüber des Energiespeichers mit Lithium-Ion-Technologie aufweist.
4 zeigt ein Fahrzeug (1) mit einem Antriebssystem, bestehend aus mindestens einem elektromotorischem Antrieb (2), mindestens einem Batteriesystem (3) und mindestens einer Leistungsschalteinheit (4), sowie einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (5), ausgebildet als Gaspedal, zur Vorgabe eines Fahrerwunsches hinsichtlich einer Anforderung einer Leistungsabgabe des elektromotorischen Antriebs (2), wobei der Energiefluss der mindestens zwei Energiespeicher (3.1, 3.2) für den elektromotorischen Antrieb (2) mittels der Leistungsschalteinheit (4) gesteuert wird.
Wie aus der 4 weiter ersichtlich ist, weist das Batteriesystem (3) zwei Energiespeicher (3.1, 3.2) auf. Erfindungsgemäß sind die zwei Energiespeicher (3.1, 3.2) auf Basis unterschiedlicher Technologien hergestellt, um aus jeder Technologie situationsbedingt die entsprechenden Vorteile entsprechend nutzen zu können.
Der erste Energiespeicher (3.1) der mindestens zwei Energiespeichern (3.1, 3.2), welcher auf Basis der Lithium-Ion-Technologie (Li-Ion) hergestellt ist, und ein hohes Arbeitsvolumen ermöglicht, kommt bevorzug dann zum Einsatz (wird energieflussmäßig belastet), wenn das Fahrzeug mit annähender konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, wohingegen der zweite Energiespeicher (3.2) der mindestens zwei Energiespeichern (3.1, 3.2), welcher auf Basis der Nickel-Cadmium-Technologie (Ni-Cd) hergestellt ist, und einen niedrigeren Innenwiderstand gegenüber dem ersten Energiespeicher (3.1) aufweist, bevorzug dann zum Einsatz kommt (energieflussmäßig belastet wird), wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, wie dies beispielsweise bei einem Überholvorgang die Regel ist.
Das Management / die Steuerung des Energieflusses aus den beiden Energiespeichern (3.1, 3.2) erfolgt mittels der Leistungsschalteinheit (4) (auch Schütz genannt), welche einen oder mehrere elektrisch oder/oder pneumatisch zu betätigende Schalter und/oder elektronische Schalter hierfür aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird als weiterer Parameter zur Steuerung des Energieflusses aus dien Energiespeichern (3,1, 3.2) des Batteriesystems (3) für den elektromotorischen Antrieb (2), neben bzw. alternativ dem Parameter der Anforderung einer Leistungsabgabe des elektromotorischen Antriebs (2), zusätzlich der Parameter, welcher ein Maß für den Ladezustand und/oder den Spannungswert des aus Lithium-Ion-Technologie (Li-Ion) basierenden Energiespeichers (3.1) ist, herangezogen, da mittels dieses weiteren Parameters der aktuelle Ladezustand des ersten Energiespeichers (3.1) mit berücksichtig wird, beziehungsweise der Energiefluss aus dem zweiten Energiespeicher (3.2) in einfachster Weise immer dann erfolgt, wenn aufgrund einer höheren Belastung die Spannung am ersten Energiespeichers (3.1) unter ein vorgegebenes Niveau absinkt.
Da der zweite Energiespeicher (3.2) nur zur Überbrückung von kurzzeitigen höheren Leistungsanforderungen bzw. bei Anforderung einer Leistungsabgabe des elektromotorischen Antriebs (2) erforderlich ist, kann die Energie, des auf Basis der Nickel-Cadmium-Technologie (Ni-Cd) hergestellten zweiten Energiespeichers (3.2) nur einen geringen Teil der Energie des Batteriesystems (3), bestehend aus den mindestens zwei Energiespeicher (3.1, 3.2), aufweisen / beinhalten, wobei ein Wert von ca. 5% sich als zweckdienlich erweist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug-Antriebssystem
2: Elektromotorischer Antrieb / elektrischer Generator / Zentralmotor
2.1: Elektromotorischer Antrieb / elektrischer Generator / Radnabenmotor
3: Batteriesystem
3.1: Erster Energiespeicher des Batteriesystems
3.2: Zweiter Energiespeicher des Batteriesystems
4: Leistungsschalteinheit / Schütz
4.1: Schnittstelle / Datenübertragungsstrecke
5: Mensch-Maschinen-Schnittstelle (z.B. Gaspedal / Bremse)
6: Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungssystem
7: Shunt-Einheit
8: ---
9: ---
10: Fahrzeug / Kraftfahrzeug

Claims

Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) für ein Fahrzeug (10), wobei das Fahrzeug-Antriebssystems (1) - mindestens einen elektromotorischem Antrieb (2, 2.1), welcher auf mindestens zwei Fahrzeugräder wirkt, - mindestens ein Batteriesystem (3, 3.1, 3.2), sowie - mindestens eine Leistungsschalteinheit (4) aufweist, und das Fahrzeug (10) ferner dafür ausgebildet ist, mit dem Fahrzeug-Antriebssystem (1) im Rekuperationsbetrieb das Fahrzeug (10) abzubremsen, wobei der Energiefluss für den elektromotorischen Antrieb (2, 2.1) mittels der Leistungsschalteinheit (4) gesteuert und/oder überwacht wird, wobei die Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1) bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder längerer Fahrtdauer erfolgt, wobei das Batteriesystem (3) aus mindestens zwei Energiespeichern (3.1, 3.2) besteht, wobei die mindestens zwei Energiespeicher (3.1, 3.2) des Batteriesystems (3) auf unterschiedlichen Technologien basieren, und zur Bestimmung des Energieflusses eine Shunt-Einheit (7) im Fahrzeug-Antriebsystem (1) vorgesehen ist, wobei zur Bewertung des Fahrzeug-Antriebssystems (1), insbesondere der Shunt-Einheit (7), a) bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder längerer Fahrtdauer, b) der dafür erfolgte elektrische Energiefluss als Energieäquivalent unter Einbeziehung der Shunt-Einheit (7) erfasst wird, und mit einem Energieäquivalent, b1) welches ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung repräsentiert, und/oder b2) welches ein Maß für die Ladezustandsänderung des Batteriesystems (3, 3.1, 3.2) repräsentiert, verglichen und ein erkannter Fehler optisch und/oder akustisch und/oder haptisch angezeigt wird.
Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim abbremsen des Fahrzeugs (10), der Energiefluss für das Fahrzeug-Antriebssystems (1), welches beim Bremsen im Rekuperationsbetrieb betrieben wird, erfasst wird, und hierbei der Energiefluss in Korrelation zur Fahrzeugverzögerung, infolge des zugehörenden Bremsvorganges, bewertet wird.
Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Shunt-Einheit (7) als fehlerfrei bewertet wird, wenn der Vergleich der Energieäquivalente zeigt, dass sich diese zueinander innerhalb eines vorgegebenen Verhältnisses befinden, und/oder die Shunt-Einheit (7) als fehlerhaft bewertet wird, wenn der Vergleich der Energieäquivalente zeigt, dass sich diese zueinander außerhalb eines vorgegebenen Verhältnisses befinden.
Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerfrei bewertet wird, wenn die Bewertung des erfassten Energieflusses zeigt, dass der erfasste Energiefluss sich innerhalb eines Wertebereichs befindet, welcher in einem vorgegebenen Verhältnis zur Fahrzeugverzögerung steht, und/oder das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerhaft bewertet wird, wenn die Bewertung des erfassten Energieflusses zeigt, dass der erfasste Energiefluss sich außerhalb eines Wertebereichs befindet, welcher in einem vorgegebenen Verhältnis zur Fahrzeugverzögerung steht.
Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb, aus mindestens zwei Radnabenmotoren (2.1) an einer Antriebsachse besteht, und beim abbremsen des Fahrzeugs (10), der Energiefluss für das Fahrzeug-Antriebssystems (1), welches beim Bremsen im Rekuperationsbetrieb betrieben wird, erfasst wird, und hierbei die Energieflüsse der Radnabenmotoren (2.1) in Korrelation zueinander, infolge des zugehörenden Bremsvorganges, bewertet werden.
Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerfrei bewertet wird, wenn die Bewertung der erfassten Energieflüsse zeigt, dass die erfassten Energieflüsse sich innerhalb eines Toleranzbereichs zueinander befinden, und/oder das Fahrzeug-Antriebssystems (1) als fehlerhaft bewertet wird, wenn die Bewertung der erfassten Energieflüsse zeigt, dass die erfassten Energieflüsse sich außerhalb eines Toleranzbereichs zueinander befinden.
Verfahren zur Bewertung eines Fahrzeug-Antriebssystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur FahrzeugGeschwindigkeitsänderung korrelierenden Energieäquivalente, und/oder die zum Fahrzeug-Bremsvorgang korrelierenden Toleranzbereiche, und/oder die zum Fahrzeug-Geschwindigkeitsabbau korrelierenden Wertebereiche, in einer Tabelle eines nichtflüchtigen Speichers abgelegt sind.
Fahrzeug (10) versehen mit einem Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (3.1) der mindestens zwei Energiespeichern (3.1, 3.2), auf Basis der Lithium-Ion-Technologie (Li-Ion) hergestellt ist, und der weitere Energiespeicher einen niedrigeren Innenwiderstand gegenüber dem Energiespeicher mit Lithium-Ion-Technologie aufweist.