DE102011050560A1 - Method for operating electrical drive train of vehicle, involves controlling charging state of electrical energy storage by control unit between lower charging state limit and upper charging state limit - Google Patents

Method for operating electrical drive train of vehicle, involves controlling charging state of electrical energy storage by control unit between lower charging state limit and upper charging state limit Download PDF

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Abstract

The method involves controlling a charging state of an electrical energy storage (40) by a control unit (60) between a lower charging state limit and an upper charging state limit. The upper charging state limit is determined by a variable parameter of the vehicle. The area of the electrical drive train takes place in a voltage area of the electrical energy storage which is determined by the lower- and upper charging state limits. An independent claim is included for a device for operating an electrical drive train of a vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebstranges eines Fahrzeuges. The present invention relates to a method and a device for operating an electric drive train of a vehicle.

Die in heutigen Hybridfahrzeugen eingesetzten Traktionsbatterien sind darauf ausgelegt, häufig entladen und neu aufgeladen zu werden. Die Batteriekapazität der Traktionsbatterie wird hierbei meist in einem bestimmten Kapazitätsbereich genutzt. The traction batteries used in today's hybrid vehicles are designed to be frequently discharged and recharged. The battery capacity of the traction battery is usually used here in a certain capacity range.

Die JP 2005210841 A beschreibt ein Hybridfahrzeug und eine Methode zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges, wobei vom Fahrer angeforderte Antriebsenergie an einer Antriebswelle des Hybridfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Elektromotor erzeugt wird, wenn ein Fahrer einen Sportbetrieb als Fahrbetrieb wählt. Dabei die genutzte Kapazität der Batterie im Sportbetrieb vergrößert, so dass der Elektromotor häufiger und für eine verlängerte Zeitdauer Antriebsenergie zur Verfügung stellen kann. The JP 2005210841 A describes a hybrid vehicle and a method of operating a hybrid vehicle, wherein driver-requested drive power is generated at a drive shaft of the hybrid vehicle with an engine and with an electric motor when a driver selects a sport operation as driving operation. In doing so, the used capacity of the battery increases in sports mode, so that the electric motor can provide drive energy more frequently and for a prolonged period of time.

Die US 7 665 557 B2 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung der Leerlauf-Zeit eines Motors in einem Hybridfahrzeug, wobei in einem Hybrid-Antriebsstrang ein Motor, eine Energiequelle und ein Generator operativ gekoppelt sind. Das dort beschriebene Verfahren beinhaltet einen selektiven Antrieb des Hybridfahrzeugs. The US Pat. No. 7,665,557 B2 describes a method for reducing the idle time of an engine in a hybrid vehicle, wherein in a hybrid powertrain, a motor, a power source, and a generator are operatively coupled. The method described therein includes a selective drive of the hybrid vehicle.

Die DE 10 2005 034 147 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum effizienten Energie-Management in einem Hybridfahrzeug. Das Hybridfahrzeug umfasst eine Batterie und einen elektrischen Motor. Das dort beschriebene Verfahren umfasst ein Erzeugen von elektrischer Energie durch Betrieb des Motors und ein Bestimmen der Batterietemperatur und des Batterieladezustands. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Zuführen elektrischer Energie des Motors zu der Batterie zum gleichzeitigen Laden und Heizen der Batterie, wenn der Batterieladezustand niedriger ist als eine vorgegebene Batterieladegrenze und die Batterietemperatur höher ist als eine untere Ladeeffizienztemperatur. The DE 10 2005 034 147 A1 describes a system and method for efficient energy management in a hybrid vehicle. The hybrid vehicle includes a battery and an electric motor. The method described therein includes generating electrical energy by operating the engine and determining the battery temperature and the battery state of charge. The method further includes supplying electric power of the motor to the battery for simultaneously charging and heating the battery when the battery state of charge is lower than a predetermined battery charging limit and the battery temperature is higher than a lower charging efficiency temperature.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges mit optimiertem Wirkungsgrad bereitzustellen. It is therefore an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for operating a hybrid vehicle with optimized efficiency.

Demgemäß stellt erfindungsgemäß die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebstranges eines Fahrzeuges bereit. Das Verfahren ist für ein Fahrzeug mit mindestens zwei Elektromaschinen, einer Brennkraftmaschine und einem elektrischen Energiespeicher vorgesehen, wobei ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers durch eine Steuereinheit zwischen einer unteren und einer oberen Ladezustandsgrenze geregelt wird, welche durch einen veränderlichen Parameter des Fahrzeuges vorgegeben werden. Ferner erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Betrieb des elektrischen Antriebsstranges in einem Spannungsbereich des elektrischen Energiespeichers, welcher durch die untere und die obere Ladezustandsgrenze bestimmt wird. Accordingly, the present invention provides a method and an apparatus for operating an electric drive train of a vehicle. The method is provided for a vehicle having at least two electric machines, an internal combustion engine and an electrical energy store, wherein a state of charge of the electrical energy store is controlled by a control unit between a lower and an upper state of charge limit, which are predetermined by a variable parameter of the vehicle. Furthermore, in the method according to the invention, the operation of the electric drive train takes place in a voltage range of the electrical energy store, which is determined by the lower and the upper state of charge limit.

Ferner offenbart die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebstranges eines Fahrzeuges mit mindestens zwei Elektromaschinen einer Brennkraftmaschine und einem elektrischen Energiespeicher, wobei eine Steuereinheit dazu ausgelegt ist, einen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers zwischen einer unteren und einer oberen Ladezustandsgrenze zu regeln, welche durch einen veränderlichen Parameter des Fahrzeuges vorgebbar sind, und den Betrieb des elektrischen Antriebsstranges in einem Spannungsbereich durchzuführen, welcher durch die untere und die obere Ladezustandsgrenze bestimmt ist. Further, the present invention discloses a device for operating an electric drive train of a vehicle having at least two electric machines of an internal combustion engine and an electrical energy storage, wherein a control unit is adapted to control a state of charge of the electrical energy storage between a lower and an upper state of charge limit, which by a variable parameters of the vehicle can be predetermined, and to perform the operation of the electric drive train in a voltage range, which is determined by the lower and upper state of charge limit.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass durch die Wahl eines möglichst hohen Ladezsutandsniveau die Spannungslage des elektrischen Energiespeichers möglichst hoch eingestellt, um einen Wirkungsgrad-optimierten Betrieb des Antriebstranges mit einen verbessertem Wirkungsgrad der elektrischen Komponenten des Antriebstranges zu erreichen und eine höherer Überlastbarkeit der elektrischen Komponenten zu erreichen, da die elektrischen Komponenten mit geringerer Verlustleistung betrieben werden. The idea underlying the present invention is that the voltage level of the electrical energy store set as high as possible by choosing a high Ladezsutandsniveau to achieve an efficiency-optimized operation of the drive train with improved efficiency of the electrical components of the drive train and a higher overload capacity to achieve the electrical components, since the electrical components are operated with less power loss.

Das durch die vorliegende Erfindung offenbarte Verfahren und die Vorrichtung bieten den Vorteil, dass ein auf den Energiebedarf des Fahrzeugs optimierter Betrieb des elektrischen Antriebstranges ermöglicht wird. The disclosed by the present invention method and apparatus have the advantage that an optimized on the energy requirements of the vehicle operation of the electric drive train is made possible.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der veränderliche Parameter durch die Steuereinheit in Abhängigkeit eines Fahrzustandes des Fahrzeuges ermittelt. According to a preferred embodiment of the method, the variable parameter is determined by the control unit as a function of a driving state of the vehicle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der veränderliche Parameter durch Betätigung eines Bedienelementes geändert. According to a further embodiment of the method, the variable parameter is changed by actuating a control element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Elektromaschine der mindestens zwei Elektromaschinen zum Antrieb des Hybridfahrzeuges parallel zur Brennkraftmaschine betrieben. According to a further embodiment of the method, a first electric machine of the at least two electric machines for driving the hybrid vehicle is operated parallel to the internal combustion engine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite Elektromaschine der mindestens zwei Elektromaschinen von der Brennkraftmaschine generatorisch angetrieben. According to a further embodiment of the method, a second electric machine of the at least two electric machines is driven by the internal combustion engine as a generator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers durch die Steuereinheit mittels einer Ansteuerung der Brennkraftmaschine und/oder der Elektromaschinen geregelt. According to a further embodiment of the method, the state of charge of the electrical energy store is regulated by the control unit by means of a control of the internal combustion engine and / or the electric machines.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der veränderliche Parameter durch einen optimalen Wirkungsgrad der Leistungselektronik bestimmt. According to a further embodiment of the method, the variable parameter is determined by an optimum efficiency of the power electronics.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der veränderliche Parameter durch einen optimalen Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine bestimmt. According to a further embodiment of the method, the variable parameter is determined by an optimum efficiency of the first electric machine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der veränderliche Parameter durch einen optimalen Wirkungsgrad der zweiten Elektromaschine bestimmt. According to a further embodiment of the method, the variable parameter is determined by an optimum efficiency of the second electric machine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der veränderliche Parameter zur Vermeidung einer Überhitzung der mindestens zwei Elektromaschinen festgelegt. According to a further embodiment of the method, the variable parameter is set to prevent overheating of the at least two electric machines.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist eine erste Elektromaschine der mindestens zwei Elektromaschinen zum Antrieb des Hybridfahrzeuges parallel zur Brennkraftmaschine ausgelegt. According to a preferred embodiment of the device, a first electric machine of the at least two electric machines for driving the hybrid vehicle is designed parallel to the internal combustion engine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist eine zweite Elektromaschine der mindestens zwei Elektromaschinen von der Brennkraftmaschine generatorisch antreibar. According to a further embodiment of the device, a second electric machine of the at least two electric machines can be driven by the internal combustion engine as a generator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der veränderliche Parameter durch einen optimalen Wirkungsgrad der Leistungselektronik festgelegt. According to a further embodiment of the device, the variable parameter is determined by an optimum efficiency of the power electronics.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der veränderliche Parameter durch einen optimalen Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine festgelegt. According to a further embodiment of the device, the variable parameter is determined by an optimum efficiency of the first electric machine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der veränderliche Parameter durch einen optimalen Wirkungsgrad der zweiten Elektromaschine festgelegt. According to a further embodiment of the device, the variable parameter is determined by an optimum efficiency of the second electric machine.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings.

Es zeigen dabei: It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebstranges eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of an apparatus for operating an electric drive train of a vehicle according to an embodiment of the present invention;

2 ein Diagramm einer Entladekurve eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 a diagram of a discharge curve of an electrical energy storage device according to an embodiment of the present invention;

3 ein Diagramm mit Ladefenstern eines elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit eines veränderliche Parameters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 3 a diagram with loading windows of an electrical energy storage in response to a variable parameter according to an embodiment of the present invention; and

4 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a flow diagram of an embodiment of a method according to the invention.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden. In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - have been given the same reference numerals.

Das Fahrzeug ist beispielsweise als Hybridfahrzeug oder als Hybridelektrokraftfahrzeug in Mikro-, Mild- oder Vollhybridbauweise ausgeführt. The vehicle is designed, for example, as a hybrid vehicle or as a hybrid electric vehicle in micro, mild or full hybrid design.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebstranges 5 des Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The 1 shows a schematic representation of an apparatus for operating an electric drive train 5 of the vehicle according to an embodiment of the present invention.

Die Vorrichtung zum Betrieb des elektrischen Antriebstranges 5 umfasst eine erste Elektromaschinen 10, eine zweite Elektromaschine 15, eine Brennkraftmaschine 25, einen elektrischen Energiespeicher 40 und eine Steuereinheit 60. The device for operating the electric drive train 5 includes a first electric machines 10 , a second electric machine 15 , an internal combustion engine 25 , an electrical energy storage 40 and a control unit 60 ,

Die erste Elektromaschinen 10 ist beispielsweise mit der Brennkraftmaschine 25 mechanisch auf einer Antriebswelle gekoppelt, wobei die Verbindung beispielsweise mittels einer automatisch oder manuell betätigten Kupplung unterbrochen werden kann. The first electric machines 10 is for example with the internal combustion engine 25 mechanically coupled to a drive shaft, wherein the connection can be interrupted for example by means of an automatically or manually operated clutch.

Die zweite Elektromaschinen 15 ist in einem Hybridantriebsmodul 20 angeordnet und über eine Leistungselektronik 45 mit dem elektrischen Energiespeicher 40 verbunden. The second electric machines 15 is in a hybrid drive module 20 arranged and via power electronics 45 with the electrical energy storage 40 connected.

Die Steuereinheit 60 ist mit der Leistungselektronik 45, mit dem elektrischen Energiespeicher 40 und dem Hybridantriebsmodul 20 verbunden, welches die erste Elektromaschine 10, die zweite Elektromaschine 15 und die Brennkraftmaschine 25 umfasst. Die Verbindung der Steuereinheit 60 mit den Komponenten des elektrischen Antriebsstranges 5 ist beispielsweise als CAN-Bus ausgeführt. The control unit 60 is with the power electronics 45 , with the electric energy storage 40 and the hybrid drive module 20 connected, which is the first electric machine 10 , the second electric machine 15 and the internal combustion engine 25 includes. The connection of the control unit 60 with the components of the electric drive train 5 is, for example, designed as a CAN bus.

Die erste Elektromaschinen 10 wird beispielsweise als Motor betrieben, um das Fahrzeug – entweder zusätzlich zur Brennkraftmaschine 25 oder alleine – anzutreiben. The first electric machines 10 For example, it operates as a motor to drive the vehicle - either in addition to the engine 25 or alone - to drive.

Die zweite Elektromaschine 15 wird beispielsweise als Generator von der Brennkraftmaschine 25 angetrieben, um elektrische Energie zu generieren. The second electric machine 15 is used, for example, as a generator of the internal combustion engine 25 driven to generate electrical energy.

Bremsenergie des Fahrzeuges kann mittels einer generatorischen Betriebsweise der ersten Elektromaschinen 10 und/oder der zweite Elektromaschinen 15 wiedergewonnen werden. Braking energy of the vehicle can by means of a regenerative mode of operation of the first electric machines 10 and / or the second electric machines 15 be recovered.

Zur Speicherung der elektrischen Energie ist der elektrische Energiespeicher 40 vorgesehen, welcher beispielsweise als galvanische Zelle, als Akkumulator, als Schwungradspeicher, als Kondensator, als Bleiakkumulator, Lithium-Ionen-Akkumulator, Lithium-Polymer-Akkumulator, Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator Lithium-Titanat-Akkumulator, Nickel-Eisen-Akkumulator, Nickel-Cadmium-Akkumulator, oder als Nickel-Metallhydrid- Akkumulator ausgeführt ist. To store the electrical energy is the electrical energy storage 40 provided, for example, as a galvanic cell, as an accumulator, flywheel storage, as a capacitor, as a lead-acid battery, lithium-ion accumulator, lithium-polymer accumulator, lithium-iron-phosphate accumulator lithium titanate accumulator, nickel-iron accumulator , Nickel-Cadmium accumulator, or is designed as a nickel-metal hydride accumulator.

Die Steuereinheit 60 ist dazu ausgelegt, einen Ladezustand SOC des elektrischen Energiespeichers 40 zwischen einer unteren LSOC und einer oberen Ladezustandsgrenze HSOC zu regeln, welche durch einen veränderlichen Parameter SPF des Fahrzeuges vorgebbar sind. The control unit 60 is designed to a state of charge SOC of the electrical energy storage 40 between a lower LSOC and an upper state of charge limit HSOC, which can be predetermined by a variable parameter SPF of the vehicle.

Der Betrieb des elektrischen Antriebsstranges 5 wird durch die Steuereinheit 60 in einem Spannungsbereich VR durchgeführt, welcher durch die untere LSOC und die obere Ladezustandsgrenze HSOC bestimmt ist. The operation of the electric drive train 5 is through the control unit 60 performed in a voltage range VR, which is determined by the lower LSOC and the upper state of charge limit HSOC.

Die 2 zeigt ein Diagramm einer Entladekurve eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The 2 shows a diagram of a discharge curve of an electrical energy storage device according to an embodiment of the present invention.

Auf der y-Achse des Diagramms ist die Spannung des elektrischen Energiespeichers 40 in Volt aufgetragen, auf der x-Achse ist ein relativer Grad der Entladung des elektrischen Energiespeichers 40 abgebildet. On the y-axis of the diagram is the voltage of the electrical energy store 40 Plotted in volts, on the x-axis is a relative degree of discharge of the electric energy storage 40 displayed.

Die Entladekurve EK ist beispielhaft gezeigt und beschreibt die Entladecharakteristik von Lithium-Ionen-Akkumulatoren oder Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren oder von sonstigen Metall-Ionen aufweisenden Akkumulatoren. The discharge curve EK is shown by way of example and describes the discharge characteristic of lithium-ion batteries or nickel-metal hydride batteries or of other metal-ion batteries having accumulators.

Ein starker Abfall der Spannung des elektrischen Energiespeichers 40 erfolgt während des ersten Viertels des Entladens des elektrischen Energiespeichers 40. Anschließend folgt in der Entladekurve EK ein längeres Plateau bis zum letzten Viertel der Gesamtkapazität des elektrischen Energiespeichers 40, dann folgt ein drastischer Abfall der Spannung bis zur vollständigen Entladung. A sharp drop in the voltage of the electrical energy storage 40 occurs during the first quarter of the discharge of the electrical energy storage 40 , This is followed in the discharge curve EK a longer plateau to the last quarter of the total capacity of the electrical energy storage 40 , followed by a drastic drop in voltage until complete discharge.

Eine untere Ladezustandsgrenze LSOC entspricht einem ersten Wert einer unteren Grenze eines Ladefensters, wobei das Ladefenster in Abhängigkeit des veränderlichen Parameter SPF dynamisch angepasst wird. A lower state of charge limit LSOC corresponds to a first value of a lower limit of a charging window, wherein the charging window is adapted dynamically in dependence on the variable parameter SPF.

Ebenso wird eine obere Ladezustandsgrenze HSOC in Abhängigkeit des veränderlichen Parameter SPF dynamisch angepasst. Likewise, an upper state of charge limit HSOC is dynamically adjusted as a function of the variable parameter SPF.

Eine obere Spannungsgrenze HVL und eine untere Spannungsgrenze LVL entsprechen der obere Ladezustandsgrenze HSOC bzw. der untere Ladezustandsgrenze LSOC. An upper voltage limit HVL and a lower voltage limit LVL correspond to the upper state of charge limit HSOC and the lower state of charge limit LSOC, respectively.

Durch die obere Spannungsgrenze HVL und die untere Spannungsgrenze LVL wird ein Spannungsbereich VR des elektrischen Energiespeichers 40 definiert. By the upper voltage limit HVL and the lower voltage limit LVL is a voltage range VR of the electrical energy storage 40 Are defined.

In entsprechender Weise sind für einen zweiten Wert des veränderlichen Parameters SPF eine zweite obere Spannungsgrenze HVL2, eine zweite untere Spannungsgrenze LVL2, eine zweite obere Ladezustandsgrenze HSOC2 und eine zweite untere Ladezustandsgrenze LSOC2 definiert. Likewise, for a second value of the variable parameter SPF, a second upper voltage limit HVL2, a second lower voltage limit LVL2, a second upper state of charge limit HSOC2, and a second lower state of charge limit LSOC2 are defined.

Ein aktuell vorherrschender Ladezustand SOC des elektrischen Energiespeichers 40 legt durch den über die Entladekurve EK vorgegebenen Zusammenhang einen aktuell vorherrschenden Spannungswert VL des elektrischen Energiespeichers 40 fest. A currently prevailing state of charge SOC of the electrical energy store 40 establishes a currently prevailing voltage value VL of the electrical energy store through the connection predetermined via the discharge curve EK 40 firmly.

Durch die Verwendung eines entsprechenden veränderlichen Parameters SPF wird das Ladefenster, wie es durch die obere HSOC Ladezustandsgrenze und die untere Ladezustandsgrenze LSOC begrenzt wird, angehoben. By using a corresponding variable parameter SPF, the loading window, as limited by the upper HSOC state of charge limit and the lower state of charge limit LSOC, is raised.

Der Spannungsbereich VR, welcher ein mittleres Spannungsniveau des elektrischen Energiespeichers 40 darstellt, wird ebenso angehoben. The voltage range VR, which is a mean voltage level of the electrical energy store 40 is raised as well.

Dieser erhöhte Spannungsbereich VR steigert beispielsweise den Wirkungsgrad der Leistungselektronik 45 und dadurch die Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebs und der Elektromaschinen 10 und 15. Halbleiterschaltungen weisen oft konstante Verlustspannungen an p-n-Übergängen, an Übergängen zwischen Bereichen mit unterschiedlicher Dotierung oder an sonstigen Matrialübergängen auf. An diesen Übergängen auftretende Diffusionsspannungen erzeugen einen konstanten Spannungsoffset innerhalb der Halbleiterschaltung, wodurch Leistungselektroniken beim Betrieb mit höheren Spannungen meist einen höheren Wirkungsgrad aufweisen. This increased voltage range VR, for example, increases the efficiency of the power electronics 45 and thereby the performance of the electric drive and the electric machines 10 and 15 , Semiconductor circuits often have constant loss voltages at pn junctions, at junctions between regions with different doping, or at other matrial junctions. Diffusion voltages occurring at these junctions produce a constant voltage offset within the semiconductor circuit, which typically provides power electronics with higher efficiency when operating at higher voltages.

Der veränderliche Parameter SPF kann beispielsweise durch die Steuereinheit 60 errechnet werden und als ein graduell einstellbarer Sportlichkeitsfaktors ausgeführt sein, welcher beispielsweise einen Grad einer vom Fahrer gewünschten Fahrdynamik charakterisiert. The variable parameter SPF may be, for example, by the control unit 60 be calculated and implemented as a gradually adjustable sportiness factor, which for example characterizes a degree of driving dynamics desired by the driver.

Ferner kann ein Bedienelement in Form eines Tasters, eines Reglers oder eines Schalters einen Sportmodus des Fahrzeuges aktivieren, welcher einen erhöhten Wert des veränderlichen Parameters SPF aufweist. Furthermore, a control element in the form of a button, a controller or a switch can activate a sports mode of the vehicle, which has an increased value of the variable parameter SPF.

Die 3 zeigt ein Diagramm mit Ladefenstern des elektrischen Energiespeichers 40 in Abhängigkeit des veränderlichen Parameters SPF gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The 3 shows a diagram with charging windows of the electrical energy storage 40 in response to the variable parameter SPF according to an embodiment of the present invention.

Auf der y-Achse des Diagramms ist prozentual der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 40 aufgetragen. Die x-Achse stellt den veränderlichen Parameter SPF dar, wobei für zwei unterschiedliche Werte SPF1, SPF2 des veränderlichen Parameters SPF zwei unterschiedliche Ladefenster des elektrischen Energiespeichers 40 dargestellt sind. On the y-axis of the diagram is percentage of the state of charge of the electrical energy storage 40 applied. The x-axis represents the variable parameter SPF, wherein for two different values SPF1, SPF2 of the variable parameter SPF two different charging windows of the electrical energy storage 40 are shown.

Einem ersten Wert SPF1 des veränderlichen Parameters SPF wird die untere Ladezustandsgrenze LSOC und die obere Ladezustandsgrenze HSOC des ersten Ladefensters zugewiesen. A first value SPF1 of the variable parameter SPF is assigned the lower state of charge limit LSOC and the upper state of charge limit HSOC of the first load window.

Zugehörig zu einem zweiten Wert SPF2 des veränderlichen Parameters SPF ist eine zweite obere Ladezustandsgrenze HSOC2 und eine zweite untere Ladezustandsgrenze LSOC2 in dem Diagramm eingetragen, wodurch eine zweite obere Spannungsgrenze HVL2, eine zweite untere Spannungsgrenze LVL2 des elektrischen Energiespeichers definiert sind mit einem zugehörigen Spannungsbereich. Associated with a second value SPF2 of the variable parameter SPF, a second upper state of charge limit HSOC2 and a second lower state of charge limit LSOC2 are plotted in the diagram, whereby a second upper voltage limit HVL2, a second lower voltage limit LVL2 of the electrical energy store are defined with an associated voltage range.

Um das Fahrzeug mit optimiertem Wirkungsgrad zu betreiben, ist nun vorgesehen, ständig einen möglichst hohen Ladezustand SOC im elektrischen Energiespeicher 40 einzustellen. In order to operate the vehicle with optimized efficiency, it is now planned to constantly maintain the highest possible state of charge SOC in the electrical energy store 40 adjust.

Während der Fahrt des Fahrzeuges wird deshalb der elektrische Energiespeicher 40 stets maximal aufgeladen, indem die Brennkraftmaschine 25 und die als Generator betriebenen Elektromaschinen 10, 15 entsprechend angesteuert werden. During the drive of the vehicle, therefore, the electrical energy storage 40 always maximally charged by the internal combustion engine 25 and the electric machines operated as a generator 10 . 15 be controlled accordingly.

Dadurch ist die Ausgangsspannung des elektrischen Energiespeichers 40 stets maximal hoch. Dies ermöglicht, insbesondere bei hoch dynamischem Betrieb des Hybridfahrzeuges, einen besseren Wirkungsgrad beispielsweise der Leistungselektronik 45 zu erreichen. Zudem ermöglicht es einen Betrieb des elektrischen Antriebsstranges 5 mit geringerer Verlustleistung. As a result, the output voltage of the electrical energy storage 40 always high. This makes possible, in particular in the case of highly dynamic operation of the hybrid vehicle, better efficiency, for example of power electronics 45 to reach. In addition, it allows operation of the electric drive train 5 with lower power dissipation.

Die 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. The 4 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention.

In einem ersten Schritt S1 wird der Ladezustand SOC des elektrischen Energiespeichers 40 durch die Steuereinheit 60 zwischen der unteren LSOC und der oberen Ladezustandsgrenze HSOC geregelt, welche durch den veränderlichen Parameter SPF des Fahrzeuges vorgegeben werden. In a first step S1, the state of charge SOC of the electrical energy store 40 through the control unit 60 between the lower LSOC and the upper state of charge limit HSOC, which are predetermined by the variable parameter SPF of the vehicle.

In einem zweiten Schritt S2 wird der Betrieb des elektrischen Antriebsstranges 5 in den Spannungsbereich VR des elektrischen Energiespeichers 40 vorgenommen, welcher durch die untere LSOC und die obere Ladezustandsgrenze HSOC bestimmt wird. In a second step S2, the operation of the electric drive train 5 in the voltage range VR of the electrical energy storage 40 which is determined by the lower LSOC and the upper state of charge limit HSOC.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (16)

Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebstranges (5) eines Fahrzeuges mit mindestens zwei Elektromaschinen (10, 15), einer Brennkraftmaschine (25) und einem elektrischen Energiespeicher (40), wobei ein Ladezustand (SOC) des elektrischen Energiespeichers (40) durch eine Steuereinheit (60) zwischen einer unteren (LSOC) und einer oberen Ladezustandsgrenze (HSOC) geregelt wird, welche durch einen veränderlichen Parameter (SPF) des Fahrzeuges vorgegeben werden; und wobei der Betrieb des elektrischen Antriebsstranges (5) in einem Spannungsbereich (VR) des elektrischen Energiespeichers (40) erfolgt, welcher durch die untere (LSOC) und die obere Ladezustandsgrenze (HSOC) bestimmt wird. Method for operating an electric drive train ( 5 ) of a vehicle with at least two electric machines ( 10 . 15 ), an internal combustion engine ( 25 ) and an electrical energy store ( 40 ), wherein a state of charge (SOC) of the electrical energy store ( 40 ) by a control unit ( 60 ) between a lower (LSOC) and an upper state of charge limit (HSOC), which are predetermined by a variable parameter (SPF) of the vehicle; and wherein the operation of the electric drive train ( 5 ) in a voltage range (VR) of the electrical energy store ( 40 ), which is determined by the lower (LSOC) and the upper state of charge limit (HSOC). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch die Steuereinheit (60) in Abhängigkeit eines Fahrzustandes des Fahrzeuges ermittelt wird. Method according to claim 1, wherein the variable parameter (SPF) is determined by the control unit ( 60 ) is determined as a function of a driving condition of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch Betätigung eines Bedienelementes geändert wird. The method of claim 1 or 2, wherein the variable parameter (SPF) is changed by operating a control element. Verfahren einem der Ansprüche 1–3, wobei eine erste Elektromaschine (10) der mindestens zwei Elektromaschinen (10, 15) zum Antrieb des Hybridfahrzeuges parallel zur Brennkraftmaschine (25) betrieben wird. Method according to one of claims 1-3, wherein a first electric machine ( 10 ) of the at least two electric machines ( 10 . 15 ) for driving the hybrid vehicle parallel to the internal combustion engine ( 25 ) is operated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei eine zweite Elektromaschine (15) der mindestens zwei Elektromaschinen (10, 15) von der Brennkraftmaschine (25) generatorisch angetrieben wird. Method according to one of claims 1-4, wherein a second electric machine ( 15 ) of the at least two electric machines ( 10 . 15 ) of the internal combustion engine ( 25 ) is driven as a generator. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei der Ladezustand (SOC) des elektrischen Energiespeichers (40) durch die Steuereinheit (60) mittels einer Ansteuerung der Brennkraftmaschine (25) und/oder der Elektromaschinen (10, 15) geregelt wird. Method according to one of claims 1-5, wherein the state of charge (SOC) of the electrical energy store ( 40 ) by the control unit ( 60 ) by means of a control of the internal combustion engine ( 25 ) and / or the electrical machines ( 10 . 15 ) is regulated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch einen optimalen Wirkungsgrad der Leistungselektronik (45) bestimmt wird. Method according to one of Claims 1-6, wherein the variable parameter (SPF) is determined by optimum efficiency of the power electronics ( 45 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch einen optimalen Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine (10) bestimmt wird. Method according to one of claims 1-7, wherein the variable parameter (SPF) is determined by an optimal efficiency of the first electric machine ( 10 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch einen optimalen Wirkungsgrad der zweiten Elektromaschine (15) bestimmt wird. Method according to one of Claims 1-8, wherein the variable parameter (SPF) is determined by an optimum efficiency of the second electric machine ( 15 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, wobei der veränderliche Parameter (SPF) zur Vermeidung einer Überhitzung der mindestens zwei Elektromaschinen (10, 15) festgelegt wird. Method according to one of claims 1-9, wherein the variable parameter (SPF) for avoiding overheating of the at least two electric machines ( 10 . 15 ). Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebstranges (5) eines Fahrzeuges mit mindestens zwei Elektromaschinen (10, 15), einer Brennkraftmaschine (25) und einem elektrischen Energiespeicher (40), wobei eine Steuereinheit (60) dazu ausgelegt ist, einen Ladezustand (SOC) des elektrischen Energiespeichers (40) zwischen einer unteren (LSOC) und einer oberen Ladezustandsgrenze (HSOC) zu regeln, welche durch einen veränderlichen Parameter (SPF) des Fahrzeuges vorgebbar sind, und den Betrieb des elektrischen Antriebsstranges (5) in einem Spannungsbereich (VR) durchzuführen, welcher durch die untere (LSOC) und die obere Ladezustandsgrenze (HSOC) bestimmt ist. Device for operating an electric drive train ( 5 ) of a vehicle with at least two electric machines ( 10 . 15 ), an internal combustion engine ( 25 ) and an electrical energy store ( 40 ), whereby a control unit ( 60 ) is adapted to a state of charge (SOC) of the electrical energy store ( 40 ) between a lower (LSOC) and an upper state of charge limit (HSOC), which can be predetermined by a variable parameter (SPF) of the vehicle, and the operation of the electric drive train ( 5 ) in a voltage range (VR) determined by the lower (LSOC) and upper state of charge limit (HSOC). Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine erste (10) der mindestens zwei Elektromaschinen (10, 15) zum Antrieb des Hybridfahrzeuges parallel zur Brennkraftmaschine (25) ausgelegt ist. Apparatus according to claim 11, wherein a first ( 10 ) of the at least two electric machines ( 10 . 15 ) for driving the hybrid vehicle parallel to the internal combustion engine ( 25 ) is designed. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine zweite (15) der mindestens zwei Elektromaschinen (10, 15) von der Brennkraftmaschine (25) generatorisch antreibar ist. Apparatus according to claim 11 or 12, wherein a second ( 15 ) of the at least two electric machines ( 10 . 15 ) of the internal combustion engine ( 25 ) is generator-driven. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–13, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch einen optimalen Wirkungsgrad der Leistungselektronik (45) festgelegt ist. Apparatus according to any one of claims 11-13, wherein the variable parameter (SPF) is determined by optimum efficiency of the power electronics ( 45 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–14, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch einen optimalen Wirkungsgrad der ersten Elektromaschine (10) festgelegt ist. Device according to one of claims 11-14, wherein the variable parameter (SPF) is determined by an optimum efficiency of the first electric machine ( 10 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–15, wobei der veränderliche Parameter (SPF) durch einen optimalen Wirkungsgrad der zweiten Elektromaschine (15) festgelegt ist. Device according to one of Claims 11-15, the variable parameter (SPF) being determined by an optimum efficiency of the second electric machine ( 15 ).
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