DE102012205143A1

DE102012205143A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012205143A1
Application number: DE201210205143
Authority: DE
Inventors: Raffael Kuberczyk; Jochen Köhler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (4) eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (4) ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine sowie einen elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher lädt und im motorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher entlädt. Basierend auf einer Hybridstrategie (2) wird der Betrieb des Antriebsstrangs (4) in Abhängigkeit von einer Anzahl von Parametern umfassend einen Soll-Ladezustand (SOCsoll) des elektrischen Energiespeichers gesteuert und/oder geregelt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Soll-Ladezustand (SOCsoll) in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern (FD), welche eine erwünschte oder vergangene Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers beschreiben, umso höher eingestellt wird, je größer die Dynamik des Fahrverhaltens entsprechend dem oder den vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern (FD) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Fahrzeugen mit Hybridantrieb umfasst der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine sowie einen elektrischen Energiespeicher. Die elektrische Maschine kann dabei generatorisch betrieben werden, um den elektrischen Energiespeicher zu laden. Ferner wird die elektrische Maschine im motorischen Betrieb zum Antrieb des Antriebsstrangs genutzt, wobei die elektrische Maschine hierzu Energie aus dem elektrischen Energiespeicher entnimmt und diesen entlädt.
Um einen effizienten Betrieb des Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs zu erreichen, wird eine entsprechende Hybridstrategie festgelegt, welche in Abhängigkeit von einer Anzahl von Parametern der Betrieb des Antriebsstrangs steuert bzw. regelt. Unter anderem berücksichtigt die Hybridstrategie den aktuellen Fahrerwunsch bzw. den aktuellen Betriebspunkt des Antriebsstrangs. Die Hybridstrategie legt in geeigneter Weise fest, zu welchen Anteilen Antriebsmoment durch den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine bereitgestellt werden bzw. unter welchen Bedingungen die elektrische Maschine im generatorischen oder motorischen Betrieb verwendet werden soll.
In der Druckschrift DE 10 2009 000 970 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs beschrieben, bei dem die Hybridstrategie fahrtstreckenabhängige Soll-Ladezustände des elektrischen Energiespeichers bzw. fahrtstreckenabhängige Soll-emissionsgrenzwerte berücksichtigt, die auf Basis von Daten über eine gesamte zukünftige zurückzulegende Fahrtstrecke ermittelt werden.
Derzeitige Hybridstrategien sind meist auf einen verbrauchsoptimierten Antrieb des Antriebsstrangs gerichtet. Beispielsweise kann für den Betrieb des Verbrennungsmotors im Hybrid-Fahrzeug bei schnellen Lastanforderungserhöhungen die Reaktion des Verbrennungsmotors verlangsamt werden, wobei diese Verlangsamung gegebenenfalls nicht von der elektrischen Maschine kompensiert werden kann, z.B. bei einem niedrigen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers. Ein derartiges Verhalten des Hybridantriebs kann vom Fahrer als störend empfunden werden, wenn dieser eine sportliche Fahrweise wünscht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybrid-Fahrzeugs zu schaffen, mit dem die obigen Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines an sich bekannten Antriebsstrangs eines Hybrid-Fahrzeugs, der ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine sowie einen elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher lädt und im motorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher entlädt. Der Betrieb des Antriebsstrangs erfolgt basierend auf einer Hybridstrategie in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsparametern, welche unter anderem auch den Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers umfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Bestimmung des Soll-Ladezustands vorgegebene Fahrdynamik-Parameter einfließen, die vorab ermittelt bzw. festgelegt sind und eine erwünschte oder vergangene Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers beschreiben. In einer bevorzugten Ausführungsform repräsentieren diese vorgegebenen Fahrdynamik-Parameter das Fahrverhalten des Fahrers über die Häufigkeit und/oder die Dynamik von Lastanforderungserhöhungen am Antriebsstrang, wobei die Dynamik von Lastanforderungserhöhungen über den Gradienten bzw. die zeitliche Veränderung der durch den Fahrer durchgeführten Lastanforderungserhöhungen repräsentiert werden kann. Je nach Anwendungsfall können die vorgegebenen Fahrdynamik-Parameter z.B. über eine Einstellung mittels einer Benutzerschnittstelle im Fahrzeug durch den Fahrer festgelegt werden, oder sie können aus dem Fahrverhalten des Fahrers auf früheren Fahrtstrecken ermittelt worden sein, wie weiter unten erläutert wird.
Um sicherzustellen, dass für eine hohe Fahrdynamik immer ausreichend elektrische Energie für den Antrieb des Antriebsstrangs durch die elektrische Maschine vorhanden ist, wird erfindungsgemäß der Soll-Ladezustand umso höher eingestellt, je größer die Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers gemäß dem oder den vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern ist. Wird die Dynamik des Fahrverhaltens dabei über die Häufigkeit und/oder Dynamik von Lastanforderungserhöhungen am Antriebsstrang repräsentiert, wird der Soll-Ladezustand umso höher eingestellt wird, je größer die Häufigkeit und/oder Dynamik der Lastanforderungserhöhungen sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein oder mehrere Fahrdynamik-Parameter basierend auf der Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers während jeweiliger Fahrtstrecken des Fahrzeugs ermittelt und gespeichert, insbesondere über die Erfassung der Häufigkeit und/oder Dynamik von durch den Fahrer durchgeführten Lastanforderungserhöhungen auf der jeweiligen Fahrtstrecke. Die Dynamik der Lastanforderungserhöhungen kann dabei z.B. durch den Mittelwert der Gradienten der Lastanforderungserhöhungen auf der jeweilige Fahrtstrecke repräsentiert werden. In dieser Ausführungsform wird der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von einem oder mehreren gespeicherten Fahrdynamik-Parametern von einer oder mehrerer zurückgelegter Fahrtstrecken eingestellt. Das heißt, die vorgegebenen Fahrdynamik-Parameter werden durch gespeicherte Fahrdynamik-Parameter repräsentiert, die vorab über die Analyse des früheren Fahrverhaltens des Fahrers bestimmt wurden.
In einer besonders bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform wird eine mit dem Fahrzeug zurückzulegende Fahrtstrecke erkannt, und der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers wird in Abhängigkeit von einem oder mehreren gespeicherten Fahrdynamik-Parametern eingestellt, welche für die gleiche Fahrtstrecke in der Vergangenheit gespeichert wurden. Das Erkennen der zurückzulegenden Fahrtstrecke kann z.B. über das Navigationssystem des Fahrzeugs erfolgen. In dieser Variante der Erfindung kann die Hybridstrategie sehr genau streckenspezifisch an die Fahrdynamik des Fahrers angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Hybridantrieb kombiniert, dessen Verbrennungsmotor eine Phlegmatisierungsfunktion beinhaltet, gemäß der die Reaktion des Verbrennungsmotors bei Lastanforderungserhöhungen verlangsamt wird. Dabei wird die Verlangsamung der Reaktion des Verbrennungsmotors zumindest teilweise durch ein über die elektrische Maschine bereitgestelltes Antriebsmoment kompensiert, wobei das bereitgestellte Antriebsmoment umso höher ist, je größer die Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers gemäß dem oder den vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine vorgegebene Fahrdynamik auch bei einem Verbrennungsmotor mit Phlegmatisierungsfunktion erhalten bleibt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers ferner in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeughöhe und/oder der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt, wobei der Soll-Ladezustand vorzugsweise umso niedriger ist, je höher die aktuelle Fahrzeughöhe und/oder die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Hierbei wird berücksichtigt, dass bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeughöhe die Möglichkeit des (zukünftigen) generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine zum Laden des Energiespeichers besteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers ferner in Abhängigkeit von dem Höhenverlauf der zurückzulegenden Fahrtstrecke eingestellt, wobei dieser Höhenverlauf z.B. durch das Navigationssystem des Fahrzeugs bestimmt wird. Vorzugsweise wird dabei der Soll-Ladezustand bei Bergauffahrten herabgesetzt, sofern sich an die Bergauffahrten entsprechende Bergabfahrten anschließen.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Fahrzeug mit Abgasnachbehandlungsanlage betrieben, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage eine oder mehrere Nachbehandlungskomponenten, wie z.B. Katalysatoren bzw. Partikelfilter, beinhaltet. Dabei werden eine oder mehrere Temperaturwerte im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage erfasst. Im Falle, dass zumindest ein Temperaturwert unterhalb eines entsprechenden Sollwerts liegt, führt die Hybridstrategie zur Erhöhung des zumindest einen Temperaturwerts. Hierdurch wird die Tatsache berücksichtigt, dass die Nachbehandlungskomponenten in einer Abgasnachbehandlungsanlage erst ab einer bestimmten Temperatur eine effiziente Emissionsreduzierung des Abgases gewährleisten.
In einer Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform wird die Erhöhung des zumindest einen Temperaturwerts durch ein Aussetzen des motorischen Betriebs der elektrischen Maschine und/oder durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine erreicht. Dies hat zur Folge, dass der Verbrennungsmotor eine erhöhte Last bereitstellen muss, was wiederum zu einer höheren Abgastemperatur und damit zu der Erhöhung der Temperatur der Nachbehandlungskomponenten führt.
In einer weiteren Ausführungsform sind eine oder mehrere elektrisch betriebene Heizkomponenten im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage vorgesehen, mit denen die entsprechenden Nachbehandlungskomponenten beheizt werden können. Dabei wird im Falle, dass zumindest ein Temperaturwert im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage unterhalb des entsprechenden Sollwerts liegt, der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers herabgesetzt. Die hierdurch zur Verfügung stehende elektrische Energie, welche aus dem Energiespeicher und/oder aus dem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine stammt, wird dann zum Betrieb zumindest einer Heizkomponente genutzt.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens fließt in die Hybridstrategie die Regeneration einer als Partikelfilter ausgestellten Nachbehandlungskomponente ein. Die Regeneration des Partikelfilters muss dabei in vorbestimmten Intervallen vorgenommen werden, um gefilterte Partikel im Filter abzubrennen. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird diese Regeneration über ein elektrisch betriebenes Heizelement durchgeführt, welches einer der oben beschriebenen Heizkomponenten entsprechen kann. Die Hybridstrategie ist dabei derart ausgestaltet, dass eine Regeneration während einer Bergabfahrt priorisiert wird. Das heißt, es sind entsprechende Prioritätsparameter festgelegt, welche eine Regeneration während einer Bergabfahrt gegenüber einer Bergauffahrt bevorzugen. Nichtsdestotrotz können bei der Festlegung des Zeitpunkts der Regeneration auch noch weitere Parameter einfließen, die unter Umständen dazu führen können, dass auch bei einer Bergauffahrt eine Regeneration stattfindet. Wird die Regeneration während einer Bergabfahrt durchgeführt, wird das Heizelement mit im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine erzeugter Energie und/oder Energie aus dem elektrischen Energiespeicher betrieben.
Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs und insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang umfasst ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine sowie einen elektrischen Energiespeicher, wobei die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher lädt und im motorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher entlädt. Die Vorrichtung beinhaltet eine Steuereinheit, welche basierend auf einer Hybridstrategie den Betrieb des Antriebsstrangs in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsparametern umfassend einen Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers steuert und/oder regelt. Der Soll-Ladezustand wird dabei in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern, welche eine erwünschte oder vergangene Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers beschreiben, umso höher eingestellt wird, je größer die Dynamik des Fahrverhaltens entsprechend dem oder den vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine oder mehrere der oben beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung durchführbar sind.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug und insbesondere ein Kraftfahrzeug, welches die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs; und
2 Diagramme, welche die Veränderung des Soll-Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers in einem Hybridfahrzeug basierend auf einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hybridstrategie und basierend auf einer herkömmlichen Hybridstrategie wiedergeben.
1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, dessen Antriebsstrang sowohl durch einen Verbrennungsmotor als auch durch eine elektrische Maschine angetrieben werden kann. Die elektrische Maschine ist dabei mit einem geeigneten elektrischen Energiespeicher verbunden und kann sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb genutzt werden. Im Betrieb des Antriebsstrangs wird eine Hybridstrategie 1 verwendet, welche in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Parametern festlegt, wie bzw. zu welchen Anteilen Verbrennungsmotor und elektrische Maschine zum Antrieb genutzt werden. Die Hybridstrategie 1 hängt unter anderem vom Wunsch F des Fahrers 2 bzw. vom aktuellen Betriebspunkt des Antriebsstrangs ab und berücksichtigt in der Ausführungsform der 1 ferner einen Soll-Ladezustand SOCsoll des elektrischen Energiespeichers. Basierend auf der Hybridstrategie 1 werden entsprechende Parameter für den Antriebsstrang 3 eingestellt. In 1 sind beispielhaft die Parameter MP, G sowie MVN und MEM angegeben. Der Parameter MP gibt dabei an, ob der Verbrennungsmotor an- oder ausgeschaltet ist, der Parameter G gibt an, in welchem Gang das Getriebe im Antriebsstrang geschaltet ist. Der Parameter MVN repräsentiert das durch den Verbrennungsmotor zu erzeugende Moment und der Parameter MEM das durch die elektrische Maschine zu erzeugende Moment.
Gemäß 1 wird kontinuierlich die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs sowie der Ist-Ladezustand SOCist des Energiespeichers erfasst. Die aktuelle Fahrgeschwindigkeit V wird dabei dem Fahrer 2 rückgemeldet, der seinen Fahrwunsch F entsprechend anpassen kann. Der Ist-Ladezustand SOCist wird kontinuierlich mit dem Soll-Ladezustand SOCsoll verglichen, um hierdurch den Ladezustand auf den Sollwert zu regeln. Ferner fließt der Ist-Ladezustand in die Hybridstrategie ein. Gemäß 1 ist eine Soll-Ladezustands-Ermittlung 4 vorgesehen, welche basierend auf einer Mehrzahl von Parametern den geeigneten Soll-Ladezustand bestimmt. In der Ausführungsform der 1 hängt dieser Soll-Ladezustand von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit V, von der aktuellen Fahrzeughöhe H, von der Bremsposition BP (d.h. ob und wie stark gebremst wird), von dem Fahrdynamik-Parameter FD sowie Temperaturwerten T ab. Die Temperaturwerte betreffen dabei die Temperatur von Abgasnachbehandlungskomponenten einer Abgasnachbehandlungsanlage im Fahrzeug.
Der Fahrdynamik-Parameter FD beschreibt in der Ausführungsform der 1 eine vorgegebene Häufigkeit und/oder eine vorgegebene Dynamik von Lastanforderungserhöhungen des Fahrers. Der Fahrdynamik-Parameter wird dabei adaptiv über das Fahrverhalten des Fahrers in der Vergangenheit festgelegt. Hierzu wird die Häufigkeit bzw. die Dynamik von Lastanforderungserhöhungen im Rahmen von früheren Fahrtstrecken erfasst und darüber der Fahrdynamik-Parameter bestimmt, der umso größer ist, je größer die Häufigkeit bzw. die Dynamik von Lastanforderungserhöhungen in der Vergangenheit war. Die Dynamik der Lastanforderungserhöhung wird z.B. durch den Gradienten (d.h. die zeitliche Ableitung) der Lastanforderungserhöhungen spezifiziert. In einer weiteren Ausführungsform wird der Fahrdynamik-Parameter durch den Fahrer über eine Benutzerschnittstelle im Fahrzeug je nach seiner präferierten Fahrweise festgelegt. Der Fahrer kann dabei beispielsweise zwischen verschiedenen Fahrmodi, wie sportlich, normal oder ökonomisch, wählen.
Je höher die durch den Fahrdynamik-Parameter repräsentierte Fahrdynamik ist, desto höher wird auch der Soll-Ladezustand SOCsoll des elektrischen Energiespeichers eingestellt. Dabei ist zu berücksichtigten, dass in dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs eine sog. Phlegmatisierungsfunktion implementiert ist, welche bei schnellen Lastanforderungserhöhungen in der Form von spontanen transienten Momentanforderungen die Reaktion des Verbrennungsmotors verlangsamt, wodurch die Emission von Stickoxiden bzw. Partikeln sinkt. Im Rahmen der Ausführungsform der 1 wird die durch die Phlegmatisierungsfunktion verringerte Dynamik des Antriebsstrangs über den Einsatz der elektrischen Maschine zum Teil kompensiert, d.h. es wird Energie aus dem elektrischen Energiespeicher zu dieser Kompensation entnommen. Je stärker die Fahrdynamik gemäß dem Fahrdynamik-Parameter FD ist, desto höher ist diese Kompensation. Um immer eine ausreichende Ladung des Energiespeichers zur Durchführung der Kompensation sicherzustellen, wird demzufolge der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers umso höher gesetzt, je größer die Fahrdynamik gemäß dem Fahrdynamik-Parameter FD ist.
Wie oben erwähnt, werden in der Ausführungsform der 1 ferner die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V und die aktuelle Fahrzeughöhe H bei der Soll-Ladezustands-Ermittlung 4 berücksichtigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der Soll-Ladezustand SOCsoll umso höher, je geringer die kinetische Energie (abgeleitet aus der Fahrzeuggeschwindigkeit) bzw. die potentielle Energie (abgeleitet aus der Fahrzeughöhe) des Fahrzeugs ist. Beispielsweise kann ein entsprechender Faktor zur Anpassung des Soll-Ladezustands festgelegt sein, der von dem Kehrwert aus der Summe der kinetischen und potentiellen Energie des Fahrzeugs abhängt. Neben der aktuellen Geschwindigkeit bzw. Fahrzeughöhe können gegebenenfalls auch zukünftige Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. Fahrzeughöhen berücksichtigt werden. Insbesondere können dabei Topologieinformationen verwendet werden, die eine zurückzulegende Fahrtstrecke beschreiben, welche vorzugsweise durch den Fahrer über das Navigationssystem festgelegt wurde. In geeigneter Weise kann auch die Bremsposition BP einfließen, wobei beim Bremsen der Soll-Ladezustand vorzugsweise erhöht wird, damit rekuperierte Bremsenergie dem Energiespeicher zugeführt werden kann.
Wie bereits oben erläutert, fließen bei der Bestimmung des Soll-Ladezustands SOCsoll gemäß 1 ferner Temperaturen T der Abgasnachbehandlungsanlage des Fahrzeugs ein. Die Abgasnachbehandlungsanlage umfasst dabei entsprechende Nachbehandlungskomponenten zur Emissions- bzw. Partikelreduktion im Abgas. Ist der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor, ist insbesondere ein Dieseloxidationskatalysator, der auch als DOC-Katalysator (DOC = Diesel Oxidation Catalyst) bezeichnet wird, ein SCR-Katalysator (SCR = Selective Catalytic Reduction) sowie ein Dieselpartikelfilter vorgesehen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Nachbehandlungskomponenten eine ausreichende Temperatur benötigen, um effizient Emissionen des Verbrennungsmotors zu reduzieren. Demzufolge werden in der Ausführungsform der 1 die entsprechenden Temperaturen T der Abgasnachbehandlungskomponenten erfasst und mit Soll-Temperaturwerten verglichen, die zum effizienten Betrieb der Nachbehandlungskomponenten mindestens erreicht sein sollten. Die Temperaturen werden dabei direkt als Eingangsparameter in der Hybrid-Strategie 1 sowie indirekt im Rahmen der Soll-Ladezustands-Ermittlung 4 berücksichtigt.
In der hier beschriebenen Ausführungsform sind an den Nachbehandlungskomponenten entsprechende Heizkomponenten vorgesehen, welche elektrisch betrieben werden und die Temperatur des Abgasstroms erhöhen können. Die Heizkomponenten werden über den elektrischen Energiespeicher mit Energie versorgt. Liegen die jeweiligen Temperaturen der Abgasnachbehandlungskomponenten nunmehr unterhalb entsprechender Soll-Temperaturwerte, werden die Heizkomponenten in Betrieb genommen, was wiederum zu einer Entladung des Energiespeichers führt. Um dies in der Hybridstrategie zu berücksichtigen, wird deshalb der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers herabgesetzt, wenn die Temperaturen unterhalb der Soll-Temperatur liegen, so dass ausreichend Energie zum Betrieb der Heizkomponenten zur Verfügung steht. Analog kann die Hybridstrategie 1 auch direkt basierend auf den Temperaturwerten T angepasst werden. Dies kann z.B. derart erfolgen, dass im Falle, dass die Temperatur von einer oder mehrerer Nachbehandlungskomponenten unter einem entsprechenden Soll-Temperaturwert liegt, der motorische Betrieb der elektrischen Maschine abgeschaltet wird bzw. die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird. Dies führt zu einer Erhöhung der Last des Verbrennungsmotors, was sich wiederum in einer erhöhten Temperatur des Abgases und damit auch in einer erhöhten Temperatur der Nachbehandlungskomponenten äußert.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Hybridstrategie ferner mit der Regeneration eines Partikelfilters der Abgasnachbehandlungsanlage gekoppelt. Dieselpartikelfilter müssen in regelmäßigen Abständen regeneriert werden, indem ihre Temperatur stark erhöht wird, um hierdurch die durch den Filter herausgefilterten Russpartikel abzubrennen. Im Rahmen der Hybridstrategie kann die Dieselpartikelregeneration dabei derart berücksichtigt werden, dass diese Regeneration unterdrückt wird, wenn in naher Zukunft eine Bergabfahrt des Fahrzeugs ansteht. Erst bei der Bergabfahrt erfolgt die Regeneration, wobei dann über den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine genügend elektrische Energie für eine am Partikelfilter vorgesehene Heizkomponente vorhanden ist, um die Regeneration durchzuführen. Nichtsdestotrotz kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in Fahrzeugen verwendet werden, bei denen die Regeneration des Dieselpartikelfilters über einen Dieselkraftstoffbrenner in der Abgasanlage erfolgt.
2 zeigt zwei Diagramme D1 und D2, welche Unterschiede zwischen einer herkömmlichen Hybridstrategie und einer Hybridstrategie basierend auf einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlichen. Das Diagramm D1 zeigt dabei das Höhenprofil einer Fahrtstrecke, wobei entlang der Abszisse die Zeit t und entlang der Ordinate die Höhe h angedeutet ist. Wie durch die Pfeile P angedeutet, befindet sich das Fahrzeug zwischen den Punkten A und C auf einer Bergauffahrt, wohingegen es zwischen den Punkten C und E eine Bergabfahrt durchführt. Das Diagramm D2 zeigt die zeitliche Entwicklung des Ladezustands SOC des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs, wobei dieser Ladezustand zwischen einem Mindestwert SOC_min und einem Maximalwert SOC_max liegt. Mit den durchgezogenen Pfeilen wird im Diagramm D2 eine herkömmliche Hybridstrategie verdeutlicht. Gemäß dieser Strategie versucht das Fahrzeug den elektrischen Energiespeicher während der Bergauffahrt möglichst schnell zu entladen, so dass bei der anschließenden Bergabfahrt viel Energie durch Laden des elektrischen Energiespeichers über den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine zurückgewonnen werden kann. Demzufolge ist der minimale Ladezustand SOC_min des elektrischen Energiespeichers bereits am Betriebspunkt B erreicht. Dieser minimale Ladezustand wird schließlich bis zum Erreichen des Betriebspunkts C, der das Ende der Bergauffahrt repräsentiert, beibehalten. Anschließend erfolgt eine schnelle Aufladung des elektrischen Energiespeichers, wobei der volle Ladezustand am Betriebspunkt D erreicht wird. Während der gesamten Bergabfahrt bis zum Betriebspunkt E ist dann der elektrische Energiespeicher voll geladen.
Im Unterschied zu der herkömmlichen Hybridstrategie wird in der erfindungsgemäßen Hybridstrategie, die im Diagramm D2 durch einen gepunkteten Pfeil angedeutet ist, auch ein Fahrdynamik-Parameter berücksichtigt. In der Ausführungsform der 2 repräsentiert dieser Parameter eine hohe Dynamik, was zur Folge hat, dass der Soll-Ladezustand hochgesetzt wird und somit der elektrische Energiespeicher weniger schnell entladen wird. Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass die bereits oben erwähnte Phlegmatisierungsfunktion des Verbrennungsmotors über die elektrische Maschine kompensiert werden kann, da immer eine ausreichende Ladung des Energiespeichers sichergestellt ist. Der Soll-Ladezustands des Energiespeichers kann in der Ausführungsform der 2 bei einem früheren Abfahren derselben Strecke bestimmt worden sein. Bei diesem früheren Abfahren kann z.B. eine Statistik in Bezug auf die Häufigkeit von Lastanforderungserhöhungen bzw. in Bezug auf die Gradienten der Lastanforderungserhöhungen ermittelt worden sein. Dabei können bei jedem erneuten Durchfahren der Fahrtstrecke die entsprechenden Statistiken neu berechnet werden und bei der Bestimmung des Fahrdynamik-Parameters mit einfließen. Somit wird bei einer Veränderung des Fahrverhaltens auch der Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers geeignet adaptiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird die Möglichkeit geschaffen, dass die Hybridstrategie in Abhängigkeit vom Fahrverhalten des Fahrers geeignet eingestellt wird, wobei das Fahrverhalten aus früheren Fahrten bzw. basierend auf dem Fahrerwunsch spezifiziert sein kann. Hierdurch wird erreicht, dass eine vorgegebene Fahrdynamik durch den Hybridantrieb bereitgestellt wird. Bei Verwendung der oben beschriebenen Phlegmatisierungsfunktion kann dabei sichergestellt werden, dass die damit verbundene Verlangsamung der Reaktion des Verbrennungsmotors durch die elektrische Maschine kompensiert wird und immer ausreichend Energie für diese Kompensation durch den elektrischen Energiespeicher bereitgestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Hybridstrategie
2: Fahrer
3: Antriebsstrang
4: Soll-Ladezustands-Ermittlung
F: Fahrerwunsch
V: Geschwindigkeit
H: Höhe
BP: Bremsposition
FD: Fahrdynamik-Parameter
SOCsoll: Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers
SOCist: Ist-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers
MP: Motorparameter
G: Gangparameter
MVM: Moment des Verbrennungsmotors
MEM: Moment der elektrischen Maschine
T: Temperaturwerte der Abgasnachbehandlungsanlage
D1, D2: Diagramme
SOC: Ladezustand des elektrischen Energiespeichers
SOC_min: minimaler Ladezustand des elektrischen Energiespeichers
SOC_max: maximaler Ladezustand des elektrischen Energiespeichers
h: Höhe
t: Zeit
A, B, ..., E: Betriebspunkte
P: Pfeile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009000970 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (3) eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (3) ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine sowie einen elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher lädt und im motorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher entlädt, wobei basierend auf einer Hybridstrategie (1) der Betrieb des Antriebsstrangs (3) in Abhängigkeit von einer Anzahl von Parametern umfassend einen Soll-Ladezustand (SOCsoll) des elektrischen Energiespeichers gesteuert und/oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Ladezustand (SOCsoll) in Abhängigkeit von einem oder mehreren Fahrdynamik-Parametern (FD), welche eine erwünschte oder vergangene Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers beschreiben, umso höher eingestellt wird, je größer die Dynamik des Fahrverhaltens entsprechend dem oder den vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern (FD) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers über die Häufigkeit und/oder Dynamik von Lastanforderungserhöhungen am Antriebstrang (3) repräsentiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Fahrdynamik-Parameter basierend auf der Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers während jeweiliger Fahrtstrecken des Fahrzeugs ermittelt und gespeichert werden, wobei der Soll-Ladezustand (SOCsoll) des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von einem oder mehreren gespeicherten Fahrdynamik-Parametern (FD) von einer oder mehrerer zurückgelegter Fahrtstrecken eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Fahrzeug zurückzulegende Fahrtstrecke erkannt wird und der Soll-Ladezustand (SOCsoll) des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von einem oder mehreren gespeicherten Fahrdynamik-Parametern, welche für die gleiche Fahrtstrecke in der Vergangenheit gespeichert wurden, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor eine Phlegmatisierungsfunktion beinhaltet, gemäß der die Reaktion des Verbrennungsmotors bei Lastanforderungserhöhungen verlangsamt wird, wobei die Verlangsamung der Reaktion des Verbrennungsmotors zumindest teilweise durch ein über die elektrische Maschine bereitgestelltes Antriebsmoment kompensiert wird, wobei das bereitgestellte Antriebsmoment umso höher ist, je größer die die Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers gemäß dem oder den vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern (FD) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Ladezustand (SOCsoll) des elektrischen Energiespeichers ferner in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeughöhe (H) und/oder der aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (V) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Ladezustand (SOCsoll) ferner in Abhängigkeit von dem Höhenverlauf der zurückzulegenden Fahrtstrecke eingestellt wird, wobei der Soll-Ladezustand (SOCsoll) vorzugsweise bei Bergauffahrten herabgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Abgasnachbehandlungsanlage mit einer oder mehreren Nachbehandlungskomponenten umfasst, wobei eine oder mehrere Temperaturwerte (T) im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage erfasst werden und im Falle, dass zumindest ein Temperaturwert unterhalb eines entsprechenden Sollwerts liegt, die Hybridstrategie (1) zu einer Erhöhung des zumindest einen Temperaturwerts (T) führt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung des zumindest einen Temperaturwerts (T) durch ein Aussetzen des motorischen Betriebs der elektrischen Maschine und/oder durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere elektrisch betriebene Heizkomponenten im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage vorgesehen sind, wobei im Falle, dass zumindest ein Temperaturwert (T) im Bereich der Abgasnachbehandlungsanlage unterhalb des entsprechenden Sollwerts liegt, der Soll-Ladezustand (SOCsoll) des elektrischen Energiespeichers herabgesetzt wird und die hierdurch zur Verfügung stehende elektrische Energie zum Betrieb zumindest einer Heizkomponente genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen Partikelfilter umfasst, wobei der Partikelfilter in vorbestimmten Intervallen über ein elektrisch betriebenes Heizelement regeneriert wird und die Hybridstrategie (1) derart ausgestaltet ist, dass eine Regeneration während einer Bergabfahrt priorisiert wird, wobei bei einer Regeneration während einer Bergabfahrt das Heizelement mit im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine erzeugter Energie und/oder Energie aus dem elektrischen Energiespeicher betrieben wird.
Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs (3) eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (3) ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine sowie einen elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher lädt und im motorischen Betrieb den elektrischen Energiespeicher entlädt, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit umfasst, welche basierend auf einer Hybridstrategie (1) den Betrieb des Antriebsstrangs (3) in Abhängigkeit von einer Anzahl von Parametern umfassend einen Soll-Ladezustand (SOCsoll) des elektrischen Energiespeichers steuert und/oder regelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Ladezustand (SOCsoll) in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern (FD), welche eine erwünschte oder vergangene Dynamik des Fahrverhaltens des Fahrers beschreiben, umso höher eingestellt wird, je größer die Dynamik des Fahrverhaltens entsprechend dem oder den vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern (FD) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11 mit der Vorrichtung durchführbar ist.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13.