DE102010055126A1

DE102010055126A1 - Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs sowie entsprechende Antriebseinheit und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010055126A1
Application number: DE102010055126A
Authority: DE
Inventors: Christian Strube; Dirk Eckert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-12-18
Filing date: 2010-12-18
Publication date: 2012-06-21

Abstract

Ein Fahrzeug (10) umfasst einen Elektromotor (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) und einen weiteren Motor (4). Zum Zuführen von Energie an einen Energiespeicher (2) des Fahrzeugs (10) ist der Elektromotor (3) in einem Generatorbetriebszustand betreibbar. Wenn ein Bedienelement (9) einen manuell einstellbaren bestimmten Zustand aufweist, wird der Elektromotor (3) ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers beispielsweise eines Hybridfahrzeugs sowie eine entsprechend ausgestaltete Antriebseinheit und ein entsprechend ausgestaltetes Fahrzeug.
Die DE 10 2007 023 650 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Erregerstroms einer dynamoelektrischen Maschine eines Feldwicklungstyps.
Die DE 10 2007 016 449 A1 beschreibt ein Verfahren, bei welchem ein mit einem Elektromotor angetriebenes Fahrzeug auf einer abfallenden Strecke eine konstante Geschwindigkeit fährt.
Die DE 198 49 312 A1 beschreibt ein Steuersystem eines Hilfsantriebsystems für ein Hybridelektrofahrzeug.
Bei den heute bekannten Hybridfahrzeugen ist der Ladezustand der Hybridbatterie (des Energiespeichers) des Fahrzeugs in der Regel abhängig von einem Fahrprofil und von einer vorbestimmten Betriebsstrategie des Fahrzeugs. Daher besitzt der Fahrer eines Hybridfahrzeugs nach dem Stand der Technik nur eingeschränkte Möglichkeiten, einen Ladezustand des Energiespeichers des Fahrzeugs in einer vorbestimmten Weise zu beeinflussen.
Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die Einflussmöglichkeit bezüglich des Ladezustands des Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, durch eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 5 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers (einer Batterie) eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfasst das Fahrzeug einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs und einen weiteren Motor (insbesondere einen Verbrennungsmotor). Der Elektromotor ist neben einem Motorbetriebszustand, in welchem er elektrische Energie in Bewegungsenergie zum Antrieb des Fahrzeugs umsetzt, in einem Generatorbetriebszustand betreibbar. In dem Generatorbetriebszustand setzt der Elektromotor eine ihm zugeführte Bewegungsenergie in elektrische Energie um, welche in den Energiespeicher gespeichert wird. Die dem Elektromotor zugeführte Bewegungsenergie kann dabei beispielsweise bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs eine kinetischen Energie des Fahrzeugs sein. Es ist aber auch möglich, dass die dem Elektromotor zugeführte Bewegungsenergie von dem weiteren Motor erzeugt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass es auch möglich ist, dass der Elektromotor im Generatorbetriebszustand dem Energiespeicher keine Energie zuführt, was dann der Fall ist, wenn ihm selbst keine Bewegungsenergie zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird der Elektromotor ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben, wenn ein Bedienelement einen bestimmten Zustand aufweist, welcher manuell einstellbar ist.
Durch das Bedienelement, beispielsweise eine zusätzliche Taste im Cockpit des Fahrzeugs, ist der Fahrer eines Hybridfahrzeugs in der Lage, das Laden des Energiespeichers selbst zu erzwingen. Mit anderen Worten kann der Fahrer des Fahrzeugs mittels des Bedienelements erzwingen, dass der Elektromotor ständig in dem Generatorbetriebszustand verbleibt und nicht in den Motorbetriebszustand kommt, so dass der Elektromotor dem Energiespeicher keine Energie entnimmt, sondern nur, falls im Bewegungsenergie zugeführt wird, diese in elektrische Energie umsetzt, und den Energiespeicher damit lädt. Anders ausgedrückt kann sich der Ladezustand des Energiespeichers nur erhöhen, wenn bei dem Bedienelement der bestimmte Zustand eingestellt wird.
Indem ein Fahrer oder ein anderer Insasse des Fahrzeugs das Bedienelement in den bestimmten Zustand bringt, kann demnach das Laden des Energiespeichers oder der Batterie erzwungen werden. Dadurch kann der Fahrer eines Hybridfahrzeugs dafür sorgen, dass der Energiespeicher seines Fahrzeugs gut oder vollständig geladen ist, um bestimmte Strecken, beispielsweise innerhalb einer Umweltzone, rein elektrisch (ohne Betrieb des Verbrennungsmotors) fahren zu können.
Im einfachsten Fall ist das Bedienelement ein Schaltelement oder ein Schalter, welcher genau zwei Zustände aufweist, wobei einer der beiden Zustände dem bestimmten Zustand entspricht.
In diesem Fall kann der Fahrer des Hybridfahrzeugs demnach mittels des Bedienelements festlegen, ob der Elektromotor ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben wird (wenn das Bedienelement den bestimmten Zustand aufweist) oder ob der Elektromotor nicht ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben werden soll (wenn das Bedienelement den bestimmten Zustand nicht aufweist). Wenn das Bedienelement den bestimmten Zustand nicht aufweist, kann der Elektromotor entweder den Generatorbetriebszustand oder den Motorbetriebszustand (oder einen anderen beliebigen Zustand) aufweisen. Die Entscheidung darüber, ob der Elektromotor im Generatorbetriebszustand oder im Motorbetriebszustand betrieben wird, kann dann beispielsweise von einer festgelegten Betriebsstrategie des Fahrzeugs abhängig gemacht werden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass das Bedienelement mehr als zwei Zustände annehmen kann. Dabei entsprechen mehrere der Zustände des Bedienelements dem bestimmten Zustand, wobei sich diese Zustände darin unterscheiden, wie rasch der Energiespeicher geladen werden soll. Anders ausgedrückt unterscheiden sich die Zustände des Bedienelements, welche dem bestimmten Zustand entsprechen, bei welchen also der Elektromotor ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben wird, durch die Vorgabe, wie viel Energie pro Zeiteinheit dem Energiespeicher zugeführt werden soll.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei welcher das Bedienelement mehr als zwei Zustände annehmen kann, kann der Fahrer des Fahrzeugs abhängig von dem aktuellen Ladezustand des Energiespeicher in etwa bestimmen, in welcher Zeitdauer der Energiespeicher vollständig geladen sein soll. Damit der Elektromotor die über das Bedienelement vorgegebene Energiemenge pro Zeiteinheit dem Energiespeicher zuliefern kann, kann beispielsweise der Verbrennungsmotor entsprechend geregelt werden, damit dieser eine von dem Elektromotor benötigte Bewegungsenergie zuführt, damit der Elektromotor dem Energiespeicher die benötigte Energie pro Zeiteinheit zuführen kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei umfasst die Antriebseinheit einen Energiespeicher, einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs und einen weiteren Motor (insbesondere einen Verbrennungsmotor). Der Elektromotor ist in einem Generatorbetriebszustand betreibbar. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Antriebseinheit ein Bedienelement, dessen Zustand nur manuell einstellbar ist. Die Antriebseinheit betreibt den Elektromotor dann ständig in dem Generatorbetriebszustand, wenn das Bedienelement einen bestimmten Zustand aufweist.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Antriebseinheit entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail erläutert worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Antriebseinheit umfasst.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Hybridfahrzeuge geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung prinzipiell für alle Vorrichtungen einsetzbar ist, welche einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor umfassen und welche in der Lage sind, eine beispielsweise von dem Verbrennungsmotor zugeführte Bewegungsenergie mittels des Elektromotors in eine elektrische Energie umzusetzen und einem Energiespeicher zuzuführen. Dies umfasst beispielsweise mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor ausgestattete Schiffe, Flugzeuge sowie gleisgebundene oder spurgeführte Fahrzeuge.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
1 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit dar.
In 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit dargestellt.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 schematisch dargestellt. Die Antriebseinheit 1 umfasst eine Batterie 2, ein Hybridmodul oder Elektromotor 3, einen Verbrennungsmotor 4 und ein Getriebe 5. Darüber hinaus umfasst die Antriebseinheit 1 eine erste Kupplung 6, mit welcher ein von dem Verbrennungsmotor 4 erzeugtes Drehmoment auf das Hybridmodul 3 übertragen werden kann, und eine zweite Kupplung 2, mit welcher ein von dem Hybridmodul 3 erzeugtes Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.
Wenn sich das Hybridmodul im Generatorbetriebszustand befindet und die erste Kupplung 6 geschlossen ist, wird ein von dem Verbrennungsmotor 4 erzeugtes Drehmoment von dem Hybridmodul 3 in elektrische Energie gewandelt, und es fließt ein Ladestrom 8 von dem Hybridmodul 3 in die Batterie 2. Wenn sich das Hybridmodul 6 im Generatorbetriebszustand befindet, und die zweite Kupplung 7 geschlossen ist, kann eine Bewegungsenergie des Fahrzeugs von dem Hybridmodul 3 in elektrische Energie umgesetzt werden, was auch als Rekuperation bezeichnet wird. Wenn beide Kupplungen 6 und 7 geschlossen sind und sich das Hybridmodul im Generatorbetriebszustand befindet, kann das Fahrzeug über das Drehmoment des Verbrennungsmotors 4 angetrieben und gleichzeitig von dem Hybridmodul 3 elektrische Energie erzeugt werden, welche über den Ladestrom 8 in die Batterie 2 gespeist wird.
In 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 dargestellt, welches eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 umfasst. Diese Antriebseinheit 1 umfasst ihrerseits eine Batterie 2, einen Elektromotor 3, einen Verbrennungsmotor 4 und einen Ein-/Aus-Schalter 9. Mit diesem Ein-/Aus-Schalter 9 kann zwischen einem bestimmten Zustand, in welchem der Elektromotor 3 ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben wird, und einem anderen Zustand, in welchem der Elektromotor nicht ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben wird, geschaltet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007023650 A1 [0002]
DE 102007016449 A1 [0003]
DE 19849312 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs (10), wobei das Fahrzeug (10) einen Elektromotor (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) und einen weiteren Motor (4) umfasst, wobei der Elektromotor (3) in einem Generatorbetriebszustand zum Zuführen von Energie an den Energiespeicher (2) betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) ständig in dem Generatorbetriebszustand betrieben wird, wenn ein Bedienelement (9) einen manuell einstellbaren bestimmten Zustand aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement ein Schaltelement (9) ist, welches genau zwei Zustände aufweist, und dass nur einer der beiden Zustände dem bestimmten Zustand entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) ständig in dem Generatorbetrieb betrieben wird, wenn das Bedienelement (9) einen manuell einstellbaren Zustand aus einer Gruppe von Zuständen umfassend den bestimmten Zustand aufweist, wobei sich die Menge an zugeführter Energie von Zustand zu Zustand unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Motor ein Verbrennungsmotor ist.
Antriebseinheit für ein Fahrzeug (10), wobei die Antriebseinheit (1) einen Energiespeicher (2), einen Elektromotor (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) und einen weiteren Motor (4) umfasst, wobei der Elektromotor (3) in einem Generatorbetriebszustand zum Zuführen von Energie an den Energiespeicher (2) betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1) darüber hinaus ein Bedienelement (9) umfasst, dessen Zustand manuell einstellbar ist, dass die Antriebseinheit (1) derart ausgestaltet ist, dass die Antriebseinheit (1) den Elektromotor (3) ständig in dem Generatorbetriebszustand betreibt, wenn das Bedienelement (9) einen bestimmten Zustand aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–4 ausgestaltet ist.
Fahrzeug mit einer Antriebseinheit (1) nach Anspruch 6.