DE102010042297A1

DE102010042297A1 - Rekuperatorsystem und Verfahren zur Steuerung desselben

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Publication number: DE102010042297A1
Application number: DE102010042297A
Authority: DE
Inventors: Fanny Kobiela; Bettina Rentel; Michael Laedke; Guido Stuebner; Andreas Engelsberg; Werner Poechmueller; Thorsten Mausbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-04-12
Also published as: CN102529856B; ITMI20111810A1; CN102529856A; FR2965759B1; FR2965759A1

Abstract

Ein Rekuperatorsystem an Bord eines Kraftfahrzeugs umfasst einen elektrischen Energiespeicher, einen aus dem Energiespeicher speisbaren elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs und einen Rekuperator zur Umwandlung von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie. Ferner sind ein Routenplanungssystem zur Bestimmung einer voraussichtlichen Route des Kraftfahrzeugs, ein Kartenspeicher mit Streckeninformationen über die voraussichtliche Route und eine Steuereinrichtung zur Einleitung der vom Rekuperator bereitgestellten Energie in den Energiespeicher vorgesehen. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, sowohl die in den Energiespeicher eingeleitete Energie auf der Basis der Streckeninformationen zu maximieren, als auch einen Kapazitätsverlust des Energiespeichers zu minimieren, der durch das Einleiten von Energie in den Energiespeicher bedingt ist.

Description

Stand der Technik
Ein Rekuperatorsystem an Bord eines Kraftfahrzeugs wandelt kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie um, die in einem Energiespeicher zwischengelagert wird, bis sie zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs mittels eines Elektromotors verwendet werden kann. Durch das Rekuperatorsystem kann der Einsatz einer Bremse vermieden werden, mittels derer die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in Wärmeenergie umgesetzt wird, welche innerhalb des Kraftfahrzeugs praktisch nicht mehr nutzbar ist.
Zur Maximierung der Energie, die mittels des Rekuperatorsystems in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird, ist ein System bekannt, welches auf der Basis von Streckeninformationen einer vorrausichtlichen Route des Kraftfahrzeugs eine Fahrempfehlung an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs abgibt. DE 10 2005 049 133 A1 zeigt einen so genannten elektronischen Horizont für Fahrerassistenzsysteme, mit dem entsprechende Informationen an den Fahrer des Kraftfahrzeugs geleitet werden können.
Leistungsfähige Energiespeicher sind teuer und unterliegen einer nutzungsbedingten Abnutzung, welche die Kapazität des Energiespeichers reduziert. Es ist daher üblich, den Energiespeicher bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs um ca. 15 bis 20% zu überdimensionieren, damit eine nach mehrjähriger Nutzungsdauer verbleibende Restkapazität noch ausreichend ist. Durch die Überdimensionierung ergeben sich Gewichts- und Kostennachteile bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rekuperatorsystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welches mit einem Energiespeicher mit geringerer Kapazität auskommt. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Optimierung der Nutzung eines Energiespeichers in einem Rekuperatorsystem anzugeben.
Offenbarung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Rekuperatorsystem an Bord eines Kraftfahrzeugs umfasst einen elektrischen Energiespeicher, einen aus dem Energiespeicher speisbaren elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs und einen Rekuperator zur Umwandlung von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie. Ferner sind ein Routenplanungssystem zur Bestimmung einer voraussichtlichen Route des Kraftfahrzeugs, ein Kartenspeicher mit Streckeninformationen über die voraussichtliche Route und eine Steuereinrichtung zur Einleitung der vom Rekuperator bereitgestellten Energie in den Energiespeicher vorgesehen. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, sowohl die in den Energiespeicher eingeleitete Energie auf der Basis der Streckeninformationen zu maximieren, als auch einen Kapazitätsverlust des Energiespeichers zu minimieren, der durch das Einleiten von Energie in den Energiespeicher bedingt ist.
Erfindungsgemäß wird also das Einspeisen von Energie nicht nur auf der Basis eines Energieverbrauchsmodells einer voraussichtlichen Route bestimmt, sondern zusätzlich auf der Basis eines Abnutzungsmodells des Energiespeichers. Dadurch können sowohl eine kurzfristige Ausnutzung eines Rekuperationspotenzials der voraussichtlichen Route maximiert, als auch eine mittel- oder langfristige Verlängerung der Lebensdauer des Energiespeichers realisiert sein. Eine Überdimensionierung des Energiespeichers bezüglich seiner Kapazität zu Beginn der Nutzung des Kraftfahrzeugs kann dadurch reduzierbar sein.
Das System kann eine Schnittstelle aufweisen, mittels derer ein Verhältnis zwischen der Maximierung der eingespeisten Energie und der Minimierung des Kapazitätsverlusts beeinflussbar ist. Dadurch kann die Optimierung an örtliche, persönliche oder lokale Bedingungen des Kraftfahrzeugs bzw. seines Fahrers anpassbar sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Beeinflussung auf einen Bereich zwischen vorbestimmbaren Grenzen beschränkbar sein. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug ein Mietfahrzeug oder ein Flottenfahrzeug ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen optimierten Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Situationen, in denen ein zur Verfügung stehendes Rekuperationspotenzial nicht nutzbar ist oder ein besonders starker Kapazitätsverlust des Energiespeichers stattfindet, können dadurch vorausschauend vermieden werden.
In einer Ausführungsform kann eine Ausgabeeinrichtung für Hinweise auf den optimierten Geschwindigkeitsverlauf an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Die Ausgabe kann optisch, akustisch, haptisch oder in einer Kombination daraus erfolgen. Der Fahrer kann dadurch zu einem optimierten Fahrstil motiviert werden, ohne dass ihm seine Entscheidungsfreiheit genommen wird.
In einer anderen Ausführungsform kann die Steuereinrichtung auch einen Energiefluss aus dem Energiespeicher zum elektrischen Antrieb steuern, so dass der Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs dem optimierten Geschwindigkeitsverlauf angenähert wird und der Energiespeicher abnutzungsschonend über den elektrischen Antrieb wieder entleert wird.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Optimierung der Nutzung eines Energiespeichers für einen Rekuperator an Bord eines Kraftfahrzeugs mit Schritten des Bestimmens einer voraussichtlichen Route des Kraftfahrzeugs, des Bestimmens einer Energie, die auf der voraussichtlichen Route durch den Rekuperator aus kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt und in den Energiespeicher eingeleitet werden kann auf der Basis von Streckeninformationen über die voraussichtliche Route, des Bestimmens eines Kapazitätsverlusts des Energiespeichers durch eingeleitete Energie und des Steuerns des Einleitens der Energie in den Energiespeicher derart, dass die Energie maximiert und der Kapazitätsverlust minimiert ist.
Bevorzugterweise wird die bestimmte Energie mit einer ersten Kostenfunktion und der bestimmte Kapazitätsverlust mit einer zweiten Kostenfunktion bewertet, wobei ein Unterschied zwischen den Ergebnissen der Kostenfunktionen minimiert wird. Nach der Bewertung durch die Kostenfunktionen wird Energie also derart in den Energiespeicher eingeleitet, dass der damit verbundene Nutzen in Form von gespeicherter Energie nicht kleiner als die damit verbundenen Kosten in Form eines Kapazitätsverlusts des Energiespeichers ist. Die beiden Optimierungsziele werden auf vergleichbare Größenordnungen normiert, so dass eine einfache Abwägung erfolgen kann. Zudem kann auf diese Weise auch leicht eine Gewichtung der Optimierungsziele durch entsprechende Faktorisierung des Ergebnisses der Bewertungsfunktion durchgeführt werden. Die betrachteten Kosten können beispielsweise pekuniäre Kosten für Energie bzw. eingesparte Kraftstoffkosten einerseits, sowie pekuniärer Wertverlust des Energiespeichers durch Abnutzung sein.
Vorzugsweise berücksichtigt die zweite Kostenfunktion einen in den Energiespeicher fließenden Strom und einen Ladungszustand des Energiespeichers. Dadurch kann eine besonders realistische zweite Kostenfunktion implementiert sein.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn es auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
1 ein Kraftfahrzeug mit Rekuperator;
2 eine grafische Darstellung von rekuperierter Energie und einer Abnutzung des Energiespeichers des Rekuperators aus 1; und
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Rekuperators aus 1
darstellt.
Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein Rekuperatorsystem 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs 105. Das Kraftfahrzeug 105 umfasst einen elektrischen Antrieb 110. Darüber hinaus kann das Kraftfahrzeug 105 einen weiteren Antrieb umfassen, der auf anderer als elektrischer Basis funktioniert, etwa einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt). Ferner umfasst das Kraftfahrzeug 105 eine Bremse 115 mit einer Bremsbetätigung 120 sowie ein Gaspedal 125 zur Vorgabe einer Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 105.
Ein elektrischer Energiespeicher 130 stellt elektrische Energie für den elektrischen Antrieb 110 bereit. Eine Kapazität des elektrischen Energiespeichers 130 kann im Bereich von ca. 2 kWh liegen, falls das Kraftfahrzeug 105 über einen weiteren, nicht elektrischen Antrieb verfügt, und im Bereich von ca. 50 kWh, falls der elektrische Antrieb 110 der einzige Antrieb ist.
Der elektrische Antrieb 110 kann zur Umwandlung zwischen kinetischer und elektrischer Energie in beide Richtungen verwendet werden, d. h., der elektrische Antrieb 110 kann sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden und sorgt für den Austausch elektrischer Energie zwischen dem Energiespeicher 130 und dem elektrischen Antrieb 110 in beiden Richtungen.
Der Schaltregler 135 wird gesteuert von einer Steuereinrichtung 140, die vorzugsweise als programmierbarer Mikrocomputer aufgebaut ist. Die Steuereinrichtung 140 ist mit dem Gaspedal 125 und der Bremsbetätigung 120 verbunden. Dabei ist die Steuereinrichtung 140 dazu eingerichtet, sowohl eine fahrerbestimmte Betätigung der Bremsbetätigung 120 und des Gaspedals 125 abzutasten, als auch selbst eine Betätigung des Gaspedals 125 bzw. der Bremsbetätigung 120 herbeizuführen.
Betätigt ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 beispielsweise die Bremsbetätigung 120, so kann dieser Vorgang durch die Steuereinrichtung 140 erfasst werden und die Steuereinrichtung 140 kann eine Betätigung der Bremse 115 unterbinden und gleichzeitig den elektrischen Antrieb 110 mittels des Schaltreglers 135 als Generator betreiben, so dass der vom Fahrer gewünschte Bremseffekt des Kraftfahrzeugs 105 nicht durch die Bremse 115, sondern durch den elektrischen Antrieb 110 bewirkt wird. Die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs 105 wird dabei nicht in der Bremse 115 in Wärme umgewandelt, sondern in Form von elektrischer Energie im Energiespeicher 130 zwischengespeichert.
Betätigt der Fahrer das Gaspedal 125, so wird dies ebenfalls durch die Steuereinrichtung 140 erfasst und die Steuereinrichtung 140 kann die in dem Energiespeicher 130 gespeicherte Energie mittels des Schaltreglers 135 an den elektrischen Antrieb 110 leiten, so dass die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 105 durch den elektrischen Antrieb 110 bewirkt wird. Eine dazu parallele Betätigung eines anderen, nicht elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs 105 kann dabei durch die Steuereinrichtung 140 abgeschwächt oder unterbunden werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Gaspedal 125 eine Kraftrückmeldung (”force feedback”) unterstützen, so dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 eine durch die Steuereinrichtung 140 steuerbare Gegenkraft überwinden muss, um das Gaspedal 125 zu betätigen.
Die Steuereinrichtung 140 ist mit einer Bedieneinheit 145 verbunden, die optische, akustische und haptische Ein- und Ausgaben unterstützen kann. In einer Ausführungsform umfasst die Bedieneinheit 145 einen berührungsempfindlichen Bildschirm (”touchscreen”). Die Bedieneinheit 145 kann dazu benutzt werden, eine Interaktion des Fahrers des Kraftfahrzeugs 105 mit dem Rekuperatorsystem 100 bzw. der Steuereinrichtung 140 zu ermöglichen.
Die Steuereinrichtung 140 ist ferner mit einer Navigationseinrichtung 150 verbunden, die mit einem Satellitenempfänger 155 und einem Datenspeicher 160 verbunden ist. Mittels des Satellitenempfängers 155 kann eine Position des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt werden. Der Datenspeicher 160 umfasst Kartendaten, welche die mittels des Satellitenempfängers 155 bestimmte Position umfassen. Die Kartendaten umfassen zusätzlich zu Informationen über ein Straßennetz, auf deren Basis eine Routenplanung vorgenommen werden kann, auch Informationen, die eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 betreffen können. Dazu zählen beispielsweise eine Geschwindigkeitsbeschränkung, ein Überholverbot, eine Steigung bzw. ein Gefälle, eine Straßenklasse sowie potenzielle Gründe zur Geschwindigkeitsanpassung, etwa eine gefährliche Kurve oder Kuppe, eine Ampel, eine Allee, ein Baustellenbereich, ein Fußgängerüberweg oder ein Tunnel.
Mittels der Navigationseinrichtung 150 kann eine Route des Kraftfahrzeugs von der bestimmten Position zu einer anderen Position ermittelt werden. Dazu kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 mittels der Bedieneinheit 145 mit der Navigationseinrichtung 150 interagieren. Ist die Routenplanung beendet, so kann der Fahrer beim Befolgen der Route unterstützt werden, indem beispielsweise akustische, optische und/oder haptische Hinweise an den Fahrer ausgegeben werden.
Auf der Basis der durch die Navigationseinrichtung 150 ermittelten Route des Kraftfahrzeugs 105 und im Datenspeicher 160 abgelegten Informationen über diese Route kann die Steuereinrichtung 140 einen Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs 105 bezüglich einer Energie optimieren, die beim Verzögern des Kraftfahrzeugs 105 in den Energiespeicher 130 eingeleitet werden kann.
Die Steuereinrichtung 140 kann den Geschwindigkeitsverlauf auf der Basis derselben Daten auch bezüglich einer Lebensdauer des Energiespeichers 130 optimieren. Der Energiespeicher 130 verliert bei jedem Lade- und Entladevorgang dauerhaft einen Bruchteil seiner Kapazität. Sinkt die verbleibende Kapazität des Energiespeichers 130 unter eine vorbestimmte Schwelle, so ist der Energiespeicher 130 am Ende seiner Lebensdauer und muss ausgetauscht werden. Die Lebensdauer kann verlängert bzw. der Kapazitätsverlust verringert werden, indem ein Auf- bzw. Entladestrom des Energiespeichers 130 unter Berücksichtigung eines Alterungs- bzw. Abnutzungsmodells optimiert werden. Durch Vermeidung von Lade- bzw. Entladevorgängen, welche die Kapazitätsgrenzen des Energiespeichers 130 nahezu oder vollständig ausschöpfen, also eine Entladung bis 0% oder eine Aufladung bis 100% der Kapazität des Energiespeichers 130, lässt sich die Lebensdauer des Energiespeichers 130 weiter verlängern.
2 zeigt eine grafische Darstellung 200 von rekuperierter Energie und einer Abnutzung des Energiespeichers 130 des Rekuperatorsystems 100 aus 1. In einer vertikalen Richtung nach oben ist eine in den Energiespeicher 130 eingeleitete Energie angetragen, in einer vertikalen Richtung nach unten eine Abnutzung bzw. ein Kapazitätsverlust des Energiespeichers 130.
In einem ersten Abschnitt 210 sind einander zugeordnete Balkendarstellungen E1, A1 und Δ1, in einem zweiten Abschnitt 220 einander zugeordnete Balkendarstellungen E2, A2 und Δ2, sowie in einem dritten Abschnitt 230 einander zugeordnete Balkendarstellungen E3, A3 und Δ3 dargestellt.
Im ersten Abschnitt 210 wird durch E1 eine Energiemenge dargestellt, die bei Betreiben des elektrischen Antriebs 110 aus 1 als Generator durch Rekuperation als elektrische Energie in den Energiespeicher 130 eingeleitet werden kann. In einem gegebenen Betriebszustand des Energiespeichers 130 ist der Energiemenge von E1 eine Abnutzung des Energiespeichers 130 zugeordnet, die durch den Balken A1 repräsentiert ist. E1 und A1 wurden durch Anwenden jeweils zugeordneter Kostenfunktionen so bestimmt, dass sie miteinander vergleichbar sind. Einen Längenunterschied zwischen dem Balken E1 und A1 stellt der Balken Δ1 da. Da A1 länger als E1 ist, erstreckt sich Δ1 nach unten und deutet an, dass in dem dargestellten Fall der negative Effekt der Abnutzung A1 den positiven Effekt der Menge der rekuperierten Energie übersteigt. Dabei zeigt die Länge des Balkens Δ1 an, um wie viel sich der positive Effekt (E1) vom negativen Effekt (A1) unterscheidet.
Im zweiten Abschnitt 220 ist eine ähnliche Situation wie im ersten Abschnitt 210 dargestellt. Die durch den Balken E2 dargestellte Energie, die in den Energiespeicher 130 eingeleitet werden kann, ist jedoch etwas kleiner als die durch den Balken E1 im ersten Abschnitt 210 dargestellte Energiemenge. Die durch den Balken A2 dargestellte Abnutzung, die beim Einleiten der durch den Balken E2 dargestellten Energiemenge in den Energiespeicher 130 an diesem stattfindet, ist deutlich kleiner als die durch den Balken A1 im ersten Abschnitt 210 repräsentierte Abnutzung. Anders ausgedrückt ist der Längenunterschied zwischen E1 und E2 deutlich kleiner als der Längenunterschied zwischen A1 und A2. Wie durch den Differenzbalken Δ2 dargestellt ist, unterscheiden sich die Längen der Balken E2 und A2 zwar immer noch, aber bereits deutlich weniger als durch den ersten Differenzbalken Δ1 im ersten Abschnitt dargestellt ist.
Im dritten Abschnitt 230 ist diese Entwicklung weiter fortgeführt, indem E3 ein wenig kürzer als E2 und A3 viel kürzer als A2 ist. Hier sind E3 und A3 gleich lang, so dass der dritte Differenzbalken Δ3 die Länge Null hat. Im dritten Abschnitt 230 ist der positive Effekt (E3) so groß wie der negative Effekt (A3). Dabei ist E3 nur wenig kleiner als E1.
Praktisch bedeutet dies, dass auf einem Routenabschnitt, auf dem eine Energiemenge rekuperierbar ist, die dem Balken E1 entspricht, durch Beschränkung auf eine Energiemenge, die dem Balken E3 entspricht, der positive Effekt der eingeleiteten Energie so groß ist wie der negative Effekt der Abnutzung. Dadurch werden gleichzeitig eine Maximierung der rekuperierten Energie und eine Minimierung der damit verbundenen Abnutzung des Energiespeichers erzielt. Die Energiemenge, die die Balken E1 und E3 voneinander unterscheidet, kann beispielsweise durch Aktivieren der Bremsbetätigung 120 durch die Steuereinrichtung 140 in 1 durch die Bremse 115 in thermische Energie umgewandelt werden.
Die in der grafischen Darstellung 200 gezeigte Optimierung kann bezüglich einer Vielzahl Abschnitte einer voraussichtlichen Route des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt werden. Da das Ausmaß der Abnutzung des Energiespeichers 130 nicht nur von der Menge der eingeleiteten Energie, sondern auch vom Ladezustand des Energiespeichers 130 zu Beginn der Einleitung abhängig ist, ist jede Optimierung von der vorhergehenden Optimierung abhängig. Beispielsweise kann durch gezieltes Entleeren des Energiespeichers 130 zu Beginn eines Streckenabschnitts, der ein großes Rekuperationspotenzial bietet, dafür gesorgt werden, dass die dabei durch den elektrischen Antrieb 110 im Generatorbetrieb bereitstellbare elektrische Energie nicht nur vollständig vom Energiespeicher 130 aufgenommen werden kann, sondern dass dieser danach noch nicht vollständig aufgeladen ist.
Durch Aneinanderreihen der Optimierungen der Routenabschnitte lässt sich ein Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs 105 bestimmen, welcher zu der geschilderten Optimierung der Nutzung des Energiespeichers 130 führen kann. Der optimierte Geschwindigkeitsverlauf kann aktiv durch Anpassen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 oder durch Ausgabe von Hinweisen an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 durchgesetzt werden. Diese Hinweise können ein Einstellen einer Gegenkraft des Gaspedals 125 umfassen.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Steuern des Rekuperatorsystems 100 aus 1. Das Verfahren 300 umfasst Schritte 305 bis 370, die im Wesentlichen sequenziell ausgeführt werden.
Im Schritt 305 wird eine Route für das Kraftfahrzeug 105 geplant. Dabei interagiert ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 mittels der Bedieneinheit 145 mit der Navigationseinrichtung 150.
Anschließend bestimmt die Navigationseinrichtung 150 im Schritt 310 die Position des Kraftfahrzeugs 105. Vom Schritt 310 aus ist eine Funktion der Navigationseinrichtung 150 bezüglich einer Wegführung zum geplanten Ziel unabhängig von der erfindungsgemäßen Optimierung der Nutzung des Energiespeichers 130 und wird daher hier nicht weiter beschrieben.
Im Schritt 320 wird die maximale Rekuperationsenergie bestimmt, die durch Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie auf einem vor dem Kraftfahrzeug 105 befindlichen Routenabschnitt erzielbar ist. Auf diese Rekuperationsenergie wird im Schritt 325 eine erste Kostenfunktion angewendet.
Im Schritt 330 wird der Ladungszustand des Energiespeichers 130 bestimmt. Auf der Basis des Ladungszustandes und der im Schritt 320 bestimmten maximalen Rekuperationsenergie wird im Schritt 335 der Kapazitätsverlust des Energiespeichers 130 bestimmt, der aufträte, wenn die maximale Rekuperationsenergie in den Energiespeicher 130 eingeleitet würde. Eine maximale oder durchschnittliche Stromstärke beim Einleiten der Rekuperationsenergie in den Energiespeicher 130 kann dabei ebenfalls berücksichtigt werden. Auf den Kapazitätsverlust, der einer Abnutzung bzw. einem Kapazitätsverlust des Energiespeichers 130 entspricht, wird im Schritt 340 eine zweite Kostenfunktion angewendet.
Die Ergebnisse der Kostenfunktionen werden im Schritt 345 miteinander verglichen. Optional können vor dem Vergleichen die Resultate der beiden Kostenfunktionen jeweils mit einem Faktor multipliziert werden, wobei das Verhältnis der Faktoren einer Bevorzugung des einen über das andere Resultat entspricht. Ausgehend von dem Vergleichsergebnis wird im Schritt 350 eine optimierte Rekuperationsenergie und ein optimierter Kapazitätsverlust bestimmt, wie oben mit Bezug auf die 1 und 2 bereits beschrieben wurde.
Im Schritt 355 wird die Energieumwandlung gesteuert. Im Einzelnen wird der elektrische Antrieb 110 derart als Generator betrieben, dass die optimierte Rekuperationsenergie durch den Schaltregler 135 in den Energiespeicher 130 eingeleitet wird, während gegebenenfalls gleichzeitig die Bremse 115 derart betätigt wird, dass das Kraftfahrzeug 105 ausreichend verzögert wird.
Im Schritt 360 wird ein optimierter Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt. Im Schritt 365 wird die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt und mit einem zugehörigen Wert des optimierten Geschwindigkeitsverlaufs verglichen. Ein Ergebnis dieses Vergleichs wird in Schritt 370 in Form eines Hinweises an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 ausgegeben. Dieser Hinweis kann insbesondere durch die Kraftrückmeldung im Gaspedal 125, in alternativen Ausführungsformen jedoch auch durch optische und/oder akustische Ausgabemittel der Bedieneinheit 145 dem Fahrer dargeboten werden.
Bezüglich eines vorbestimmten Routenabschnitts ist das Verfahren 300 damit beendet. In einem kontinuierlichen Betrieb kann das Verfahren 300 beispielsweise mit dem Schritt 315 bezüglich eines nachfolgenden Routenabschnitts fortgesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005049133 A1 [0002]

Claims

Rekuperatorsystem (100) an Bord eines Kraftfahrzeugs (105), umfassend: – einen elektrischen Energiespeicher (130); – einen aus dem Energiespeicher (130) speisbaren elektrischen Antrieb (110) des Kraftfahrzeugs (105); – einen Rekuperator (110) zur Umwandlung von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs (105) in elektrische Energie; – ein Routenplanungssystem (150) zur Bestimmung einer voraussichtlichen Route des Kraftfahrzeugs (105); – einen Kartenspeicher (160) mit Streckeninformationen über die voraussichtliche Route; und – eine Steuereinrichtung (140), die dazu eingerichtet ist, die vom Rekuperator (110) bereitgestellte Energie in den Energiespeicher (130) einzuleiten; – wobei die Steuereinrichtung (140) dazu eingerichtet ist, die in den Energiespeicher (130) eingeleitete Energie auf der Basis der Streckeninformationen zu maximieren, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuereinrichtung (140) dazu eingerichtet ist, gleichzeitig einen Kapazitätsverlust des Energiespeichers (130) zu minimieren, der durch das Einleiten von Energie in den Energiespeicher (130) bedingt ist.
System (100) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (145), mittels derer ein Verhältnis zwischen der Maximierung der eingespeisten Energie und der Minimierung des Kapazitätsverlusts beeinflussbar ist.
System (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, einen optimierten Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs (105) zu bestimmen.
System (100) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung (125, 150) für Hinweise auf den optimierte Geschwindigkeitsverlauf an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs (105).
Verfahren (300) zur Optimierung der Nutzung eines Energiespeichers (130) für einen Rekuperator (110) an Bord eines Kraftfahrzeugs (105), folgende Schritte umfassend: – Bestimmen (305) einer voraussichtlichen Route des Kraftfahrzeugs; – Bestimmen (320) einer Energie, die auf der voraussichtlichen Route durch den Rekuperator (110) aus kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs (105) in elektrische Energie umgewandelt und in den Energiespeicher (130) eingeleitet werden kann, auf der Basis von Streckeninformationen über die voraussichtliche Route; – Bestimmen (335) eines Kapazitätsverlusts des Energiespeichers (130) durch eingeleitete Energie; und – Steuern (355) des Einleitens der Energie in den Energiespeicher (130) derart, dass die Energie maximiert und der Kapazitätsverlust minimiert ist.
Verfahren (300) nach Anspruch 6, wobei die bestimmte Energie mit einer ersten Kostenfunktion (325) und der bestimmte Kapazitätsverlust mit einer zweiten Kostenfunktion (340) bewertet werden, wobei ein Unterschied zwischen den Ergebnissen der Kostenfunktionen minimiert (350) wird.
Verfahren (300) nach Anspruch 6, wobei die zweite Kostenfunktion einen in den Energiespeicher (130) fließenden Strom und einen Ladungszustand des Energiespeichers (130) berücksichtigt.
Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein optimierter Geschwindigkeitsverlauf des Kraftfahrzeugs (105) bestimmt (360) wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn es auf einer Verarbeitungseinrichtung (140) abläuft.