DE102011111073B4 - Energiemanagementverfahren für ein Kraftfahrzeug sowie Hybridantriebssystem eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Energiemanagementverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebssystem, umfassend wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine, die ein Antriebsdrehmoment des Hybridantriebssystems zumindest zeitweise gemeinsam erzeugen, wobei ein Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld des Hybridantriebssystems von zumindest zwei sich in wenigstens einem Schnittpunkt schneidenden Momentenkennlinien (1,2) in Kennfeldbereiche (5,6,7,8) aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuern und/oder Regeln der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine in Abhängigkeit von dem Kennfeldbereich (5,6,7,8) erfolgt, in welchem sich ein von einem Drehmoment und einer Drehzahl definierter Betriebspunkt des Hybridantriebssystems befindet, wobei einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung des Hybridantriebsystems sowohl der Betriebspunkt als auch ein Betriebsparameter, welcher den Kennfeldbereich beschreibt, in welchen der Betriebspunkt fällt, zugeführt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebssystem, umfassend wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine, die ein Antriebsdrehmoment des Hybridantriebssystems zumindest zeitweise gemeinsam erzeugen, wobei ein Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld des Hybridantriebssystems von zumindest zwei sich in wenigstens einem Schnittpunkt schneidenden Momentenkennlinien in Kennfeldbereiche aufgeteilt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Hybridantriebssystem eines Kraftfahrzeugs.
• Energiemanagementverfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen zum Betreiben des Hybridantriebssystems des Kraftfahrzeugs. Alternativ betrifft die Erfindung insoweit auch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebssystems. Das Hybridantriebssystem kann beispielsweise ein Parallelhybridantriebssystem oder ein leistungsverzweigtes Hybridantriebssystem sein. Das Hybridantriebssystem umfasst zumindest zwei Antriebsmaschinen, von welchen wenigstens eine als Brennkraftmaschine und wenigstens eine weitere als Elektromaschine vorliegen. Die Brennkraftmaschine und die Elektromaschine sind jeweils wenigstens zeitweise mit einer Abtriebswelle des Hybridantriebssystems wirkverbunden, wobei die Abtriebswelle einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zugeordnet beziehungsweise mit diesem wirkverbindbar ist. Über die Abtriebswelle ist das Hybridantriebssystem, insbesondere über ein Getriebe und/oder eine Kupplung, also mit wenigstens einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar. Die Wirkverbindung liegt dabei derart vor, dass die Brennkraftmaschine und die Elektromaschine das Antriebsdrehmoment, welches an der Abtriebswelle des Hybridantriebssystems vorliegt, wenigstens zeitweise gemeinsam erzeugen. Das Antriebsdrehmoment stellt insoweit ein Gesamtantriebsdrehmoment des Hybridantriebssystems dar, welches entweder einem von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoment, einem von der Elektromaschine erzeugten Drehmoment oder einem von beiden gemeinsam erzeugten Drehmoment entspricht.
• Aus dem Stand der Technik bekannte Energiemanagementverfahren sind häufig lediglich auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Hybridantriebssystems gerichtet. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2008 064 538 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem Hybridantrieb, der eine Elektromaschine und eine Brennkraftmaschine mit Ein- und Auslassventilen umfasst, wobei Ein- und/oder Auslassventile eine variable Ventilsteuerung zur Darstellung von wenigstens zwei verschiedenen Betriebsmodi der Brennkraftmaschine aufweisen. Dabei soll ein dem ersten, verbrauchsgünstigeren Betriebsmodus zugeordneter nutzbarer Bereich der Brennkraftmaschine durch den Hybridantrieb erweitert werden. Etwaige Abgasemissionen des Hybridantriebssystems, insbesondere Stickstoffoxid- und/oder Russemissionen, welche insbesondere anfallen, wenn die Brennkraftmaschine als Dieselbrennkraftmaschine vorliegt, werden jedoch nicht betrachtet. Aus dem Stand der Technik sind weiterhin die DE 42 17 668 C1 , die DE 41 33 013 C2 , die DE 10 2007 038 585 A1 und die DE 10 2008 035 451 A1 bekannt.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Energiemanagementverfahren vorzustellen, welches sowohl eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs als auch eine Reduzierung von Abgasemissionen ermöglicht.
• Dies wird erfindungsgemäß mit einem Energiemanagementverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Steuern und/oder Regeln der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine in Abhängigkeit von dem Kennfeldbereich erfolgt, in welchem sich ein Betriebspunkt des Hybridantriebssystems befindet, wobei einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung des Hybridantriebsystems sowohl der Betriebspunkt als auch ein Betriebsparameter, welcher den Kennfeldbereich beschreibt, in welchen der Betriebspunkt fällt, zugeführt wird.
• Das Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Drehzahlbereich und/oder den gesamten Drehmomentbereich, welcher mittels des Hybridantriebssystems darstellbar ist, also von einer minimalen Drehzahl nmin bis zu einer maximalen Drehzahl nmax und/oder von einem minimalen Drehmoment Mmin bis zu einem maximalen Drehmoment Mmax. Das Drehmoment und die Drehzahl, die in dem Kennfeld aufgetragen sind, betreffen üblicherweise die Abtriebswelle des Hybridantriebssystems. Das Drehmoment entspricht dabei dem Antriebsdrehmoment, die Drehzahl einer Antriebsdrehzahl an der Abtriebswelle des Hybridantriebssystems. Alternativ können Drehmoment und Drehzahl selbstverständlich auch lediglich der Brennkraftmaschine oder lediglich der Elektromaschine zugeordnet sein.
• In dem Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld liegen wenigstens zwei Momentenkennlinien vor, welche sich in dem zumindest einen Schnittpunkt schneiden. Der Schnittpunkt entspricht dabei einem Betriebspunkt, wird also von einem Drehmoment und einer Drehzahl definiert. Die Momentenkennlinien sind vorzugsweise unveränderlich, also invariabel. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Momentenkennlinien in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße des Hybridantriebssystems bestimmt werden. Weil sich die Momentenkennlinien in dem Schnittpunkt schneiden, wird das Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld in Kennfeldbereiche aufgeteilt. Liegen genau zwei Momentenkennlinien vor, welche sich in genau einem einzigen Schnittpunkt schneiden, so liegen vier Kennfeldbereiche vor, welche insoweit auch als Quadranten bezeichnet werden können. Es ist nun vorgesehen, dass das Steuern beziehungsweise Regeln der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine - also des gesamten Hybridantriebssystems - in Abhängigkeit von dem Kennfeldbereich erfolgt, in welchem sich der Betriebspunkt des Hybridantriebssystems befindet.
• Das Steuern beziehungsweise Regeln erfolgt insoweit sowohl unmittelbar aufgrund des Betriebspunkts als auch aufgrund des entsprechenden Kennfeldbereichs. Einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung des Hybridantriebssystems, mit welcher das Steuern und/oder Regeln durchgeführt wird, wird insoweit sowohl der Betriebspunkt als auch ein Betriebsparameter zugeführt, welcher den Kennfeldbereich beschreibt. Zudem erfolgt vorzugsweise das Steuern beziehungsweise Regeln sowohl der Brennkraftmaschine als auch der Elektromaschine, also nicht lediglich einer der beiden. Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird der Betriebspunkt durch eine Drehzahl und ein Drehmoment definiert. Der Betriebspunkt, anhand dessen der Kennfeldbereich bestimmt wird, kann beispielsweise ein Vorgabe-Betriebspunkt, ein Soll-Betriebspunkt oder ein Ist-Betriebspunkt sein. Der Vorgabe-Betriebspunkt wird in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch oder der Vorgabe einer Fahrerassistenzeinrichtung festgelegt, während der Soll-Betriebspunkt von dem Vorgabe-Betriebspunkt abgeleitet, beispielsweise diesem nachgeführt, wird. Der Ist-Betriebspunkt entspricht dem momentan tatsächlich vorliegenden Betriebspunkt des Hybridantriebssystems. Vorgabe-Betriebspunkt, Soll-Betriebspunkt und Ist-Betriebspunkt können, müssen jedoch nicht übereinstimmen.
• Insgesamt wird also ein Betriebsparameter bestimmt, der ausschließlich von dem Quadrant, nicht jedoch unmittelbar von dem Betriebspunkt abhängig ist. Der Betriebsparameter enthält dabei beispielsweise eine Kennzeichnung des Quadranten beziehungsweise beschreibt diesen. Während der Betriebspunkt innerhalb des gesamten Drehzahlbereichs beziehungsweise des gesamten Drehmomentbereichs wählbar ist, beschreibt der Betriebsparameter lediglich denjenigen Kennfeldbereich, in welchen der Betriebspunkt fällt. Insoweit ist der Betriebsparameter eine Funktion des Betriebspunkt und kann als f(M,n) ausgedrückt werden, wobei M das Drehmoment und n die Drehzahl des Betriebspunkts beschreiben.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine erste der Momentenkennlinien ein erstes Grenzmoment über der Drehzahl beschreibt, wobei das erste Grenzmoment bei einem Grenzwirkungsgrad des Hybridsystems vorliegt, und/oder dass eine zweite der Momentenkennlinien ein zweites Grenzmoment über der Drehzahl beschreibt, wobei das zweite Grenzmoment bei einer maximal zulässigen Abgasemission des Hybridantriebssystems, insbesondere NO_x- und Ruß-Emission, vorliegt. In dem Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld des Hybridantriebssystems ist das Drehmoment über der Drehzahl aufgetragen. Zur Bildung der Momentenkennlinien liegt vorzugsweise für jede Drehzahl ein Grenzmoment vor, sodass die Momentenkennlinien jeweils durch M_i = f_i(n) für n_min ≤ n ≤ n_max beschrieben werden können. Dabei bezeichnet der Index i die jeweilige Momentenkennlinie. Die erste Momentenkennlinie soll bei dem Grenzwirkungsgrad vorliegen. Der Grenzwirkungsgrad ist vorzugsweise ein Pulsbetriebgrenzwirkungsgrad. Die erste Momentenkennlinie beschreibt demnach die Grenze, bei deren Überschreiten sich ein Pulsbetrieb des Antriebssystems aus energetischer Sicht nicht mehr lohnt. Bis zu der Momentenkennlinie, also für M(n) ≤ M₁(n) ist demnach ein Betreiben im Pulsbetrieb sinnvoll.
• Unter dem Pulsbetrieb ist ein Betriebsmodus des Hybridantriebssystems zu verstehen, in welchem abwechselnd das Antriebsdrehmoment ausschließlich von der Brennkraftmaschine oder ausschließlich von der Elektromaschine erzeugt wird. Üblicherweise sind die Intervalle, in welchen im Pulsbetrieb der Wechsel zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine erfolgt, von einem Ladezustand eines Energiespeichers abhängig. Ist der Ladezustand ausreichend groß, also beispielsweise größer als ein Sollladezustand, so wird das Antriebsdrehmoment ausschließlich mittels der Elektromaschine erzeugt. Sinkt der Ladezustand unter den Sollladezustand beziehungsweise unter einen Minimalladezustand, so wird das Antriebsdrehmoment ausschließlich mittels der Brennkraftmaschine erzeugt und vorzugsweise zusätzlich, insbesondere mittels der Elektromaschine, der Energiespeicher aufgeladen.
• Mit dem Pulsbetrieb ist in bestimmten Betriebspunkten ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad des Hybridantriebssystems erreichbar. Sinkt dieser erzielbare Wirkungsgrad unter den bestimmten Grenzwirkungsgrad, so soll der Pulsbetrieb nicht mehr durchgeführt werden. Der Grenzwirkungsgrad ist üblicherweise der Wirkungsgrad, welcher bei einer bestimmten Drehzahl maximal beim gleichzeitigen Antreiben sowohl mit der Brennkraftmaschine als auch mit der Elektromaschine erzielt wird. Der so erzielbare Wirkungsgrad des Hybridantriebssystems ist oberhalb der ersten Momentenkennlinie also größer als der bestimmte Grenzwirkungsgrad, unterhalb dagegen kleiner.
• Das zweite Grenzmoment liegt dagegen bei einer maximal zulässigen beziehungsweise gewünschten Abgasemission des Hybridantriebssystems, insbesondere von der Brennkraftmaschine verursacht, vor. Oberhalb des zweiten Grenzmoments werden diese Abgasemissionen überschritten, so dass ein längerer Betrieb vermieden werden soll. Gleichzeitig liegt üblicherweise in diesem Bereich ein hoher Leistungsbedarf vor, so dass die Brennkraftmaschine nicht ohne Weiteres abgeschaltet oder eine weitgehende Lastpunktabsenkung durchgeführt werden kann.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein erster der Kennfeldbereiche nach oben durch beide Momentenkennlinien, ein zweiter der Kennfeldbereiche links von dem Schnittpunkt nach unten durch die erste der Momentenkennlinien und nach oben durch die zweite der Momentenkennlinien, ein dritter der Kennfeldbereiche rechts von dem Schnittpunkt nach oben durch die erste der Momentenkennlinien und nach unten durch die zweite der Momentenkennlinien, und ein vierter der Kennfeldbereiche nach unten durch beide Momentenkennlinien begrenzt wird. Die Momentenkennlinien sind somit zumindest näherungsweise X-förmig in dem Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld angeordnet. Zur Ausbildung des ersten Kennfeldbereichs schneidet die erste Momentenkennlinie entweder die Gerade M = M_min oder n = n_min und die zweite Momentenkennlinie entweder die Gerade n = n_max oder die Gerade M = M_max. Der erste Kennfeldbereich wird also mithin von den beiden Momentenkennlinien und den Achsen des Drehmoment-Drehzahl-Kennfelds beziehungsweise dem Drehzahlbereich und dem Drehmomentbereich eingefasst. Entsprechendes gilt für den vierten Kennfeldbereich, welcher nach unten durch die Momentenkennlinien begrenzt wird und nach oben beziehungsweise zur Seite von den Achsen des Drehmoment-Drehzahl-Kennfelds beziehungsweise dem Drehzahlbereich und dem Drehmomentbereich.
• Der zweite Kennfeldbereich liegt links von dem Schnittpunkt, also bei n < ns zwischen den Momentenkennlinien vor und wird ansonsten ebenfalls durch die Achsen beziehungsweise den Drehzahlbereich und den Drehmomentbereich begrenzt. Die Größe ns beschreibt dabei die Drehzahl, bei welcher der Schnittpunkt der Momentenkennlinien vorliegt. Rechts von dem Schnittpunkt, also für n > ns, liegt der dritte Kennfeldbereich zwischen den Momentenkennlinien vor. Er wird ansonsten ebenfalls durch die Achsen beziehungsweise den Drehzahlbereich und den Drehmomentbereich begrenzt.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem ersten der Kennfeldbereiche und bei einem Ladezustand eines Energiespeichers des Hybridantriebssystems, welcher größer als ein bestimmter Sollladezustand ist, die Brennkraftmaschine deaktiviert oder in einem Leerlaufbetrieb betrieben und ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs lediglich mittels der Elektromaschine drehmomentbeaufschlagt wird. Liegt also der Betriebspunkt des Hybridantriebssystems in dem ersten Kennfeldbereich, so wird zusätzlich überprüft, ob der Ladezustand des Energiespeichers größer als der Sollladezustand ist. Der Sollladezustand kann beispielsweise anhand wenigstens eines Betriebsparameters des Hybridantriebssystems oder des Kraftfahrzeugs festgelegt werden, beispielsweise aufgrund eines Solldrehmoments, einer Solldrehzahl oder einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Ist der Ladezustand größer als der Sollladezustand, so soll das Antriebsdrehmoment lediglich mittels der Elektromaschine erzeugt werden, also der Antriebsstrang lediglich mittels der Elektromaschine drehmomentbeaufschlagt werden. Gleichzeitig wird die Brennkraftmaschine deaktiviert oder in dem Leerlaufbetrieb betrieben.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem ersten der Kennfeldbereiche und bei einem Ladezustand des Energiespeichers des Hybridantriebssystems, welcher kleiner als der bestimmte Sollladezustand ist, eine Lastpunktanhebung zum Aufladen des Energiespeichers durchgeführt wird, wobei die Lastpunktanhebung von der ersten und/oder der zweiten Momentenkennlinie begrenzt wird. Die (Soll-) Betriebspunkte der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine werden derart gewählt, dass sich ihre Drehmomente zu dem des Soll-Betriebspunkts des Hybridantriebssystems addieren. Dabei stimmen ihre Drehzahlen überein. Bei einem normalen Fahrbetrieb wird beispielsweise der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine derart gewählt, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine dem des Vorgabe-Betriebspunkts entspricht, die Brennkraftmaschine also das Antriebsdrehmoment bereitstellt.
• Unter der Lastpunktanhebung ist nun eine Verschiebung des (Soll-) Betriebspunkts der Brennkraftmaschine in Richtung eines größeren Drehmoments bei gleichzeitiger Verschiebung des (Soll-) Betriebspunkts der Elektromaschine in Richtung eines kleineren Drehmoments zu verstehen. Bei der Lastpunktanhebung liefert also die Brennkraftmaschine ein Drehmoment, welches größer ist als das Drehmoment des Vorgabe-Betriebspunkts. Mit der Lastpunktanhebung wird ein Drehmoment zur Verfügung gestellt, welches ausreichend ist, um das gewünschte Antriebsdrehmoment bereitzustellen und gleichzeitig den Energiespeicher mittels der Elektromaschine aufzuladen, wozu diese als Generator verwendet wird. Die Lastpunktanhebung wird von der ersten und/oder der zweiten Momentenkennlinie begrenzt, das Drehmoment wird also maximal so weit vergrößert, bis der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine auf der ersten und/oder der zweiten Momentenkennlinie liegt. Es gilt insoweit n ≤ M_i für i = 1 und/oder 2. Bevorzugt ist eine Begrenzung nur durch die zweite Momentenkennlinie vorgesehen, eine Begrenzung durch die erste Momentenkennlinie kann zusätzlich oder alternativ jedoch optional vorgesehen sein.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem zweiten der Kennfeldbereiche stets eine Lastpunktanhebung durchgeführt wird, wenn der Ladezustand kleiner als der Sollladezustand ist, wobei die Lastpunktanhebung von der zweiten Momentenkennlinie begrenzt wird. Anstelle des Sollladezustands kann an dieser Stelle auch ein Maximalladezustand des Energiespeichers vorgesehen sein, also einen Ladestand, welcher dieser maximal aufweisen darf. In dem zweiten Kennfeldbereich wird die Lastpunktanhebung vorzugsweise stets - ausgehend von dem Betriebspunkt - durchgeführt, wenn der Ladezustand kleiner als der Sollladezustand ist. Die Lastpunktanhebung wird von der zweiten Momentenkennlinie begrenzt, der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine kann also die zweite Momentenkennlinie nicht überschreiten.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem dritten der Kennfeldbereiche und nur bei einem Ladezustand des Energiespeichers des Hybridantriebssystems, welcher kleiner als ein Minimalladezustand ist, eine Lastpunktanhebung zum Aufladen des Energiespeichers durchgeführt wird. Der Minimalladezustand ist derjenige Ladezustand des Energiespeichers, welcher dieser minimal aufweisen sollte. Ist der Ladezustand kleiner als der Minimalladezustand, so wird eine Lastpunktanhebung durchgeführt. Optional kann die Lastpunktanhebung von der ersten Momentenkennlinie begrenzt sein. Die Lastpunktanhebung wird vorzugsweise nur bis zum Erreichen des Minimalladezustands durch den Ladezustand durchgeführt. Die Lastpunktanhebung soll insoweit ausschließlich dann durchgeführt werden, wenn der Ladezustand kleiner als der Minimalladezustand ist. Zu keinem anderen Zeitpunkt ist eine Lastpunktanhebung zulässig.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem dritten der Kennfeldbereiche und bei einem Ladezustand, welcher größer als der Sollladezustand oder der Minimalladezustand ist, die Brennkraftmaschine deaktiviert oder in einem Leerlaufbetrieb betrieben und der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs lediglich mittels der Elektromaschine drehmomentbeaufschlagt wird. In dem dritten Kennfeldbereich wird demnach soweit möglich ein elektrischer Fahrbetrieb vorgenommen. Zu diesem Zweck wird die Brennkraftmaschine deaktiviert oder in dem Leerlaufbetrieb betrieben und das Antriebsdrehmoment ausschließlich mittels der Elektromaschine erzeugt. Dies ist vorgesehen, bis der Ladezustand des Energiespeichers den Sollladezustand oder den Minimalladezustand unterschreitet. Anschließend wird üblicherweise ein rein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb aufgenommen, sodass das Antriebsdrehmoment lediglich mittels der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Ladezustand des Energiespeichers weiter absinkt und kleiner als der Sollladezustand beziehungsweise der Minimalladezustand wird. In dem dritten Kennfeldbereich ist es somit nicht vorgesehen, nach Erreichen des Minimalladezustands oder des Sollladezustands durch den Ladestand ein Aufladen des Energiespeichers mittels einer Lastpunktanhebung vorzunehmen. Vielmehr soll lediglich bei Unterschreiten des Minimalladezustands der Energiespeicher aufgeladen werden und dies auch nur, bis der Ladezustand dem Minimalladezustand entspricht.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem vierten der Kennfeldbereiche und bei einem Ladezustand, welcher größer als der Minimalladezustand und/oder der Sollladezustand ist, eine Lastpunktabsenkung durchgeführt wird. Um den Wirkungsgrad des Hybridantriebssystems zu verbessern und/oder die Abgasemissionen zu verringern, soll in dem vierten Kennfeldbereich soweit möglich die Lastpunktabsenkung durchgeführt werden. Unter der Lastpunktabsenkung ist dabei - ausgehend von dem Soll-Betriebspunkt des Hybridantriebssystems - eine Absenkung des von der Brennkraftmaschine gelieferten Drehmoments und eine gleichzeitige Anhebung des von der Elektromaschine gelieferten Drehmoments zu verstehen. In Summe wird somit dasselbe Antriebsdrehmoment erzeugt, wobei jedoch eine andere Verteilung zwischen Brennkraftmaschine und Elektromaschine vorliegt. Während der Lastpunktabsenkung liefert die Brennkraftmaschine ein Drehmoment, welches kleiner als das Drehmoment des Soll-Betriebspunkts des Hybridantriebssystems ist. Die Differenz zu diesem wird mittels der Elektromaschine unter Aufwendung von Energie aus dem Energiespeicher ausgeglichen. Die Lastpunktabsenkung ist dann durchführbar, wenn der Ladezustand größer als der Minimalladezustand beziehungsweise der Sollladezustand ist. Ist der Ladezustand kleiner als der Minimalladezustand beziehungsweise der Sollladezustand, kann dagegen keine Lastpunktabsenkung durchgeführt werden. Vielmehr wird die Brennkraftmaschine zur Erzeugung des Antriebsdrehmoments betrieben. Vorzugsweise ist in dem vierten Kennfeldbereich unter keinen Umständen eine Lastpunktanhebung vorgesehen, weil der Betriebspunkt bereits oberhalb der Momentenkennlinien liegt.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Hybridantriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Energiemanagementverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Hybridantriebssystem wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine umfasst, die ein Antriebsdrehmoment des Hybridantriebssystems zumindest zeitweise gemeinsam erzeugen, wobei ein Motorsteuergerät des Hybridantriebssystems dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld des Hybridantriebssystem von zumindest zwei sich in wenigstens einem Schnittpunkt schneidenden Momentenkennlinien in Kennfeldbereiche aufzuteilen. Dabei ist vorgesehen, dass ein Steuern und/oder Regeln der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine in Abhängigkeit von dem Kennfeldbereich durchzuführen, in welchem sich ein Betriebspunkt des Hybridantriebssystems befindet, wobei einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung des Hybridantriebsystems sowohl der Betriebspunkt als auch ein Betriebsparameter, welcher den Kennfeldbereich beschreibt, in welchen der Betriebspunkt fällt, zugeführt wird. Das Steuergerät dient insoweit dazu, das Energiemanagementverfahren durchzuführen. Das Energiemanagementverfahren beziehungsweise das Hybridantriebssystem kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
• Figur ein Diagramm, in welchem ein Antriebsdrehmoment eines Hybridantriebssystems über eine Antriebsdrehzahl aufgetragen ist.
• Die Figur zeigt ein Diagramm, in welchem ein Antriebsdrehmoment M über eine Antriebsdrehzahl n aufgetragen ist. Das Antriebsdrehmoment M bezeichnet dabei das Moment, welches von einem Hybridantriebssystem, umfassend wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine, zumindest zeitweise an einem Abtriebsstrang des Hybridantriebssystems erzeugt wird. Der Abtriebsstrang ist dabei mit einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welches hier nicht dargestellt ist, wirkverbunden oder wirkverbindbar, beispielsweise über ein Getriebe und/oder eine Kupplung. Insoweit ist das Antriebsdrehmoment an dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs bereitstellbar. Das Diagramm stellt ein Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld des Hybridantriebssystems dar. In dem Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld sind eine erste Momentenkennlinie 1 und eine zweite Momentenkennlinie 2 eingetragen. Die beiden Momentenkennlinien 1 und 2 schneiden sich in einem Schnittpunkt 3 bei einem Drehmoment Ms und einer Drehzahl ns. Eine weitere Momentenkennlinie 4 deutet ein maximales Drehmoment an, welches mittels der Elektromaschine erzeugbar ist.
• Die Momentenkennlinien 1, 2 und 4 liegen in der Form M_i = f_i(n) vor, wobei i die jeweilige Momentenkennlinie bezeichnet. Es ist erkennbar, dass die Momentenkennlinie 1 für n ≥ ns mit der Momentenkennlinie 4 zusammenfällt beziehungsweise von dieser begrenzt wird. Das Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld wird von den Momentenkennlinien 1 und 2 in vier Kennfeldbereiche 5, 6, 7 und 8 aufgeteilt. Dabei ist der erste Kennfeldbereich 5 nach oben durch die Momentenkennlinien 1 und 2 und ansonsten durch die Achsen des Drehmoment-Drehzahl-Kennfelds beschränkt. Der zweite Kennfeldbereich 6 liegt links von dem Schnittpunkt 3 vor, also für n < n_s. Dabei wird er nach unten durch die Momentenkennlinie 1 und nach oben durch die Momentenkennlinie 2 begrenzt. Der Kennfeldbereich 6 liegt insoweit zwischen den Momentenkennlinien 1 und 2. Entsprechendes gilt für den dritten Kennfeldbereich 7, wobei dieser rechts von dem Schnittpunkt 3, also für n > ns vorliegt. Er wird nach unten durch die Momentenkennlinie 2 und nach oben durch die Momentenkennlinie 1 und damit auch durch die Momentenkennlinie 4 begrenzt. Der vierte Kennfeldbereich 8 liegt über den Momentenkennlinien 1 und 2.
• Die erste Momentenkennlinie 1 beschreibt ein erstes Grenzmoment über der Drehzahl n, wobei das erste Grenzmoment bei einem Grenzwirkungsgrad des Hybridantriebssystems vorliegt. Das erste Grenzmoment bezeichnet ein Moment, bis zu welchem ein Pulsbetrieb des Hybridantriebssystems sinnvoll ist. Liegt ein Betriebspunkt des Hybridantriebssystems über der ersten Momentenkennlinie 1, so wird vorzugsweise kein Pulsbetrieb durchgeführt, sondern das Antriebsdrehmoment des Hybridantriebssystems mittels Brennkraftmaschine und Elektromaschine gemeinsam oder mittels nur einer der beiden Maschinen erzeugt. Die zweite Momentenkennlinie 2 beschreibt ein zweites Grenzmoment über der Drehzahl. Dabei liegt das zweite Grenzmoment bei einer maximal zulässigen beziehungsweise gewünschten Abgasemission des Hybridantriebssystems vor.
• Es ist nun vorgesehen, dass sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine in Abhängigkeit von dem Kennfeldbereich gesteuert und/oder geregelt werden, in welchem sich der Betriebspunkt des Hybridantriebssystems befindet. Der Betriebspunkt beschreibt das Antriebsdrehmoment und die Antriebsdrehzahl, welche von dem Hybridantriebssystem bereitgestellt werden sollen. Liegt der Betriebsbereich in dem ersten Kennfeldbereich 5 und ist ein Ladezustand eines Energiespeichers des Hybridantriebssystems größer als ein bestimmter Sollladezustand, so wird die Brennkraftmaschine deaktiviert beziehungsweise in einem Leerlaufbetrieb betrieben und der Antriebsstrang lediglich mittels der Elektromaschine drehmomentbeaufschlagt. Ist dagegen der Ladezustand kleiner als der bestimmte Sollladezustand, so wird eine Lastpunktanhebung zum Aufladen des Energiespeichers durchgeführt. Dabei ist jedoch die Lastpunktanhebung von der ersten und der zweiten Momentenkennlinie begrenzt. Unter der Lastpunktanhebung ist dabei eine Vergrößerung des mittels der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments und eine gleichzeitige Verringerung des mittels der Elektromaschine erzeugten Drehmoments zu verstehen. Zum Aufladen des Energiespeichers ist dabei das Drehmoment der Elektromaschine kleiner als Null, sodass sie als Generator fungiert. Der Betriebspunkt des Hybridantriebssystems resultiert insoweit aus einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und einem Betriebspunkt der Elektromaschine.
• Der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine wird zur Lastpunktanhebung bei konstanter Antriebsdrehzahl in Richtung eines größeren Drehmoments verlagert, während der Betriebspunkt der Elektromaschine in Richtung eines kleineren Drehmoments verschoben wird. Dabei soll jedoch die Lastpunktanhebung von den Momentenkennlinien 1 und 2 begrenzt sein. Die Anhebung des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine ist demnach nur insoweit zulässig, bis entweder die erste Momentenkennlinie 1 oder die zweite Momentenkennlinie 2 erreicht ist.
• In dem zweiten Kennfeldbereich 6 soll stets eine Lastpunktanhebung durchgeführt werden, wenn der Ladezustand des Energiespeichers kleiner als der Sollladezustand ist. Dabei ist die Lastpunktanhebung von der zweiten Momentenkennlinie 2 begrenzt.
• In dem dritten Kennfeldbereich 7 wird ausschließlich wenn der Ladezustand des Energiespeichers kleiner als ein Minimalzustand ist, eine Lastpunktanhebung zum Aufladen des Energiespeichers durchgeführt. Diese Lastpunktanhebung kann optional von der ersten Momentenkennlinie 1 begrenzt sein. Ist jedoch der Ladezustand größer als der Sollladezustand oder der Minimalladezustand, so wird die Brennkraftmaschine deaktiviert beziehungsweise in einem Leerlaufbetrieb betrieben und der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs lediglich mittels der Elektromaschine drehmomentbeaufschlagt.
• In dem vierten Kennfeldbereich 8 ist es vorgesehen, sofern der Ladezustand größer als der Minimalladezustand beziehungsweise der Sollladezustand ist, eine Lastpunktabsenkung durchzuführen. Die Lastpunktabsenkung wird beendet, sobald der Ladezustand den Minimalladezustand beziehungsweise den Sollladezustand unterschreitet. In dem vierten Kennfeldbereich ist eine Lastpunktanhebung nicht vorgesehen.
• Somit lässt sich ein Energiemanagementverfahren realisieren, welches neben einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zusätzlich eine Beeinflussung der Abgasemissionen, insbesondere eine Reduzierung, ermöglicht.
• Bezugszeichenliste

1

Momentenkennlinie

2

Momentenkennlinie

3

Schnittpunkt

4

Momentenkennlinie

5

Kennfeldbereich

6

Kennfeldbereich

7

Kennfeldbereich

8

Kennfeldbereich

Claims (10)

1. Energiemanagementverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebssystem, umfassend wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine, die ein Antriebsdrehmoment des Hybridantriebssystems zumindest zeitweise gemeinsam erzeugen, wobei ein Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld des Hybridantriebssystems von zumindest zwei sich in wenigstens einem Schnittpunkt schneidenden Momentenkennlinien (1,2) in Kennfeldbereiche (5,6,7,8) aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuern und/oder Regeln der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine in Abhängigkeit von dem Kennfeldbereich (5,6,7,8) erfolgt, in welchem sich ein von einem Drehmoment und einer Drehzahl definierter Betriebspunkt des Hybridantriebssystems befindet, wobei einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung des Hybridantriebsystems sowohl der Betriebspunkt als auch ein Betriebsparameter, welcher den Kennfeldbereich beschreibt, in welchen der Betriebspunkt fällt, zugeführt wird.
2. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste der Momentenkennlinien (1,2) ein erstes Grenzmoment über der Drehzahl beschreibt, wobei das erste Grenzmoment bei einem Grenzwirkungsgrad des Hybridantriebssystems vorliegt, und dass eine zweite der Momentenkennlinien (1,2) ein zweites Grenzmoment über der Drehzahl beschreibt, wobei das zweite Grenzmoment bei einer maximal zulässigen Abgasemission des Hybridantriebssystems, insbesondere NO_x- und/oder Ruß-Emission, vorliegt.
3. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der Kennfeldbereiche (5) nach oben durch beide Momentenkennlinien (1,2), ein zweiter der Kennfeldbereich (6) links von dem Schnittpunkt (3) nach unten durch die erste der Momentenkennlinien (1) und nach oben durch die zweite der Momentenkennlinien (2), ein dritter der Kennfeldbereiche (7) rechts von dem Schnittpunkt (3) nach oben durch die erste der Momentenkennlinien (1) und nach unten durch die zweite der Momentenkennlinien (2), und ein vierter der Kennfeldbereiche (8) nach unten durch beide Momentenkennlinien (1,2) begrenzt wird.
4. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten der Kennfeldbereiche (5) und bei einem Ladezustand eines Energiespeichers des Hybridantriebssystems, welcher größer als ein bestimmter Sollladezustand ist, die Brennkraftmaschine deaktiviert oder in einem Leerlaufbetrieb betrieben und ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs lediglich mittels der Elektromaschine drehmomentbeaufschlagt wird.
5. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten der Kennfeldbereiche (5) und bei einem Ladezustand des Energiespeichers des Hybridantriebssystems, welcher kleiner als der bestimmte Sollladezustand ist, eine Lastpunktanhebung zur Aufladung des Energiespeichers durchgeführt wird, wobei die Lastpunktanhebung von der ersten und/oder der zweiten Kennlinie (1,2) begrenzt wird.
6. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten der Kennfeldbereiche (6) stets eine Lastpunktanhebung durchgeführt wird, wenn der Ladezustand kleiner als der Sollladezustand ist, wobei die Lastpunktanhebung von der zweiten Momentenkennlinie (2) begrenzt wird.
7. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten der Kennfeldbereiche (7) und nur bei einem Ladezustand des Energiespeichers des Hybridantriebssystems, welcher kleiner als ein Minimalladezustand ist, eine Lastpunktanhebung zum Aufladen des Energiespeichers durchgeführt wird.
8. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten der Kennfeldbereiche (7) und bei einem Ladezustand, welcher größer als der Sollladezustand oder der Minimalladezustand ist, die Brennkraftmaschine deaktiviert oder in einem Leerlaufbetrieb betrieben und der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs lediglich mittels der Elektromaschine drehmomentbeaufschlagt wird.
9. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vierten der Kennfeldbereiche (8) und bei einem Ladezustand, welcher größer als der Minimalladezustand und/oder der Sollladezustand ist, eine Lastpunktabsenkung durchgeführt wird.
10. Hybridantriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Energiemanagementverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Hybridantriebssystem wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine umfasst, die ein Antriebsdrehmoment des Hybridantriebssystems zumindest zeitweise gemeinsam erzeugen, wobei ein Motorsteuergerät des Hybridantriebssystems dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld des Hybridantriebssystems von zumindest zwei sich in wenigstens einem Schnittpunkt schneidenden Momentenkennlinien (1,2) in Kennfeldbereiche (5,6,7,8) aufzuteilen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuern und/oder Regeln der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine in Abhängigkeit von dem Kennfeldbereich (5,6,7,8) durchgeführt wird, in welchem sich ein von einem Drehmoment und einer Drehzahl definierter Betriebspunkt des Hybridantriebssystems befindet, wobei einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung des Hybridantriebsystems sowohl der Betriebspunkt als auch ein Betriebsparameter, welcher den Kennfeldbereich beschreibt, in welchen der Betriebspunkt fällt, zugeführt wird.

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