DE102013216426A1 - Autonomous stand shop - Google Patents
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Abstract
Fahrzeug mit einem Verbrennungskraftmotor, einem Generator und einem sekundären Energiespeicher, wobei der Energiespeicher mit von dem Generator abgebbarer elektrischer Leistung ladbar ist, so, dass der Energiespeicher im Stand des Fahrzeugs ladbar ist und der Verbrennungskraftmotor zum Zwecke des Ladens im Stand durch einen Diagnosevorgang startbar ist.Vehicle having an internal combustion engine, a generator and a secondary energy storage, wherein the energy storage is chargeable with deliverable electrical power from the generator, so that the energy storage in the state of the vehicle is loadable and the internal combustion engine for the purpose of charging in the state by a diagnostic operation is startable ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Verbrennungskraftmotor, einem Generator und einem sekundären Energiespeicher, wobei der Energiespeicher mit von dem Generator abgebbarer elektrischer Leistung ladbar ist.The invention relates to a vehicle having an internal combustion engine, a generator and a secondary energy store, wherein the energy store can be charged with electrical power that can be output by the generator.
Aus dem Stand der Technik (z. B. aus der Schrift
Zum Laden kann das Elektrofahrzeug über den Wechselspannungsanschluss mit einer äußeren Leistungsquelle verbunden werden.For charging, the electric vehicle can be connected to an external power source via the AC voltage connection.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fahrzeug mit einem Verbrennungskraftmotor, einem Generator und einem sekundären Energiespeicher, wobei der Energiespeicher mit von dem Generator abgebbarer elektrischer Leistung ladbar ist, anzugeben.It is an object of the invention to provide an improved vehicle having an internal combustion engine, a generator and a secondary energy store, wherein the energy store can be loaded with electrical power that can be output by the generator.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a vehicle according to claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist der Energiespeicher im Stand des Fahrzeugs ladbar und es ist der Verbrennungskraftmotor zum Zwecke des Ladens im Stand durch einen Diagnosevorgang startbar.According to the invention, the energy store in the state of the vehicle is loadable and it is the internal combustion engine for the purpose of charging in the state by a diagnostic operation startable.
Dies bedeutet, dass in ein Energiemanagement des Fahrzeugs eine Eingriffsmöglichkeit über einen Diagnosevorgang vorgesehen ist, die es ermöglicht, einen Ladevorgang des Energiespeichers zu triggern. Dies kann beispielsweise bei einem Fahrzeughändler im Werkstattbereich oder im Verkaufsbereich vorteilhaft sein. Auch in der Fahrzeugentwicklung bei der Tätigkeit mit Versuchs- und Entwicklungsfahrzeugen ist eine Steuerungsmöglichkeit des Energiemanagements des Fahrzeugs von Vorteil.This means that in an energy management of the vehicle, a possibility of intervention via a diagnostic process is provided, which makes it possible to trigger a charging process of the energy storage. This can be advantageous, for example, at a vehicle dealer in the workshop or in the sales area. Also in vehicle development when working with test and development vehicles is a control of the energy management of the vehicle advantage.
Ein auf diese Art und Weise triggerbarer Ladevorgang wird auch als autonomes Standladen bezeichnet.A charging process that can be triggered in this manner is also referred to as autonomous standby charging.
Das Energiemanagement ist ein auf einem Steuergerät des Fahrzeugs lauffähiges Software-Modul, das die Energie- und Leistungsflüsse im elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs steuert und regelt. Umgesetzt wird dies mittels Informationen und Befehlen über ein Datenbordnetz des Fahrzeugs.Energy management is a software module that can run on a control unit of the vehicle and that controls and regulates the energy and power flows in the electrical system of the vehicle. This is implemented by means of information and commands via a vehicle on-board network.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Diagnosevorgang zwischen einer Datenverarbeitungseinheit außerhalb des Datenbordnetzes des Fahrzeugs und zumindest einem Steuergerät innerhalb des Datenbordnetzes des Fahrzeugs ausführbar.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the diagnostic process between a data processing unit outside the onboard network of the vehicle and at least one control unit within the onboard network of the vehicle executable.
Dies bedeutet, dass ein fachkundiger Anwender der Erfindung „von außen” einen Ladevorgang zum Laden des Energiespeichers über den fahrzeugeigenen Verbrennungsmotor anstoßen kann, indem er ein mit der Fahrzeugsoftware kompatibles Diagnosegerät oder eine Datenverarbeitungsvorrichtung (z. B. einen Computer mit zur Fahrzeugsoftware kompatibler installierter Software) mit dem Fahrzeug über eine Datenverbindung in Kommunikation bringt, um einen Diagnosevorgang an dem Fahrzeug auszuführen. Der Diagnosevorgang beinhaltet das Laden des Speichers mittels Verbrennungsmotor und Generator, wodurch das Laden von außerhalb des Fahrzeugs getriggert werden kann.This means that a skilled user of the invention can "charge from the outside" for charging the energy store via the on-board internal combustion engine by using a vehicle software compatible diagnostic device or a data processing device (eg, a computer with software installed on the vehicle software compatible ) communicates with the vehicle via a data link to perform a diagnostic operation on the vehicle. The diagnostic process involves loading the memory by means of the internal combustion engine and generator, whereby the charging from outside the vehicle can be triggered.
Vorzugsweise ist eine Kommunikation zwischen der Datenverarbeitungseinheit und dem Steuergerät über eine OBD-Schnittstelle (On-Board-Diagnose-Schnittstelle) des Fahrzeugs herstellbar.Preferably, a communication between the data processing unit and the control unit via an OBD interface (on-board diagnostic interface) of the vehicle produced.
Alternativ können andere Schnittstellen zwischen der Datenverarbeitungseinheit und dem Datenbordnetz des Fahrzeugs mit vorzugsweise genormten Protokollen genutzt werden.Alternatively, other interfaces may be used between the data processing unit and the onboard vehicle network, preferably with standardized protocols.
Gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung ist der Diagnosevorgang als Diagnoseanweisung ausführbar.According to a further variant of the present invention, the diagnostic process can be executed as a diagnostic instruction.
Eine Diagnoseanweisung wird auch als Diagnosejob bezeichnet. Ein Diagnosejob wird im Wesentlichen gebildet durch eine Empfängeradresse des Steuergerätes und durch einen Befehl an das betreffende Steuergerät. Vorzugsweise handelt es sich um ein Motorsteuergerät.A diagnostic statement is also called a diagnostic job. A diagnostic job is essentially formed by a receiver address of the control unit and by a command to the relevant control unit. Preferably, it is an engine control unit.
Dies bedeutet, dass in der Fahrzeugdiagnose eigens ein Job vorgesehen ist, über den autonomes Standladen ermöglicht wird.This means that a specific job is provided in the vehicle diagnostics, enabling autonomous standby charging.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Laden durch einen Klemmenwechsel des Fahrzeugs oder durch eine Diagnoseanweisung unterbrechbar.According to a preferred embodiment of the present invention, the charging is interruptible by a terminal change of the vehicle or by a diagnostic instruction.
Die Fahrzeugdiagnose umfasst also auch eine Diagnoseanweisung, die es ermöglicht, das autonome Standladen „von außen” zu beenden. Ein am Fahrzeug durchgeführter Klemmenwechsel, der z. B. einen Übergang von dem Standbetrieb in den Fahrbetrieb darstellt, führt ebenfalls zum Beenden des autonomen Standladens. The vehicle diagnosis thus also includes a diagnostic instruction, which makes it possible to terminate the stand-alone autonomy "from outside". A carried out on the vehicle terminal change, the z. B. represents a transition from the stationary operation in the driving, also leads to the termination of the autonomous store shop.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn das Laden bei voll geladenem Energiespeicher durch ein Steuergerät des Fahrzeugs unterbrechbar oder beendbar ist.It may also be advantageous if the charging can be interrupted or terminated by a control unit of the vehicle when the energy store is fully charged.
Das autonome Standladen wird also bei voller Batterie beendet. Der Verbrennungsmotor wird ausgeschaltet und das Fahrzeug schläft ein.The autonomous stand charge is thus terminated when the battery is full. The internal combustion engine is switched off and the vehicle falls asleep.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:
Es wird von einem Fahrzeug ausgegangen, welches über zwei Antriebssysteme in Form eines Verbrennungskraftmotors und einer elektrischen Maschine und über einen elektrischen Energiespeicher, z. B. über eine Batterie, verfügt. Es besteht die Möglichkeit, über das Stromnetz die Batterie aufzuladen. Es werden insbesondere Plug-In-Fahrzeuge, die als Hybridfahrzeuge oder Batteriefahrzeuge mit einem Range-Extender ausgeführt sind, betrachtet.The invention is based on the following considerations:
It is assumed that a vehicle, which via two drive systems in the form of an internal combustion engine and an electric machine and an electrical energy storage, for. B. has a battery features. It is possible to charge the battery via the mains. In particular, plug-in vehicles that are designed as hybrid vehicles or battery vehicles with a range extender are considered.
Eine Ladung über das Stromnetz dauert nach dem Stand der Technik für den Fall, dass z. B. kein Schnellladesystem zur Verfügung steht, im Vergleich zu einem Tankvorgang bei einem konventionellen Fahrzeug sehr lange.A charge via the power network takes in the prior art in the event that z. B. no fast charging system is available, compared to a refueling process in a conventional vehicle for a very long time.
In der Fahrzeugentwicklung ist es jedoch häufig notwendig, Tests mit einem vollen Speicher durchzuführen, insbesondere bei Tests, die sich auf einen voll geladenen Speicher an sich beziehen oder für welche ein voll geladener Speicher zur vollständigen Testdurchführung notwendig ist.In vehicle development, however, it is often necessary to perform tests with a full memory, especially in tests that refer to a fully charged memory itself or for which a fully loaded memory for complete test execution is necessary.
Auch im Vertrieb können für Produktvorführungen bei einer langen Ladezeit je nach Umfang der Vorführung nur wenige Demonstrationen am Stück oder auch pro Tag durchgeführt werden.Depending on the scope of the demonstration, only a small number of demonstrations can be carried out in the sales department or even per day for product demonstrations with a long loading time.
Es wird vorgeschlagen, für eine schnelle Speicherladung besonders in einem Applikationsbetrieb oder einem Vertriebsbetrieb des Fahrzeugs eine Funktion zur autonomen Ladung von Fahrzeugen im Stand zu entwickeln. Dabei wird ein von außen am Fahrzeug ausführbarer Diagnosejob bzw. eine Abfolge von Diagnosejobs vorgesehen, um das automatisierte Standladen zu triggern.It is proposed to develop a function for the autonomous charging of vehicles in the state for a fast storage charge, especially in an application mode or a distribution operation of the vehicle. In this case, an externally executable on the vehicle diagnostic job or a sequence of diagnostic jobs is provided to trigger the automated stall loading.
Bei der Ausführung des Diagnosejobs wird zunächst der Ladezustand des Speichers bestimmt. Falls der Ladezustand nicht dem Vollladezustand entspricht, wird der Verbrennungsmotor gestartet.When the diagnostic job is executed, the state of charge of the memory is determined first. If the state of charge does not correspond to the fully charged state, the internal combustion engine is started.
Anhand einer vorgebbaren Ladeleistung werden das abgreifbare Drehmoment und die Drehzahl des Motors im Stand des Fahrzeugs eingestellt und der Speicher wird geladen. Bei Erreichen des Vollladezustandes beendet der Diagnosejob den Ladevorgang über den Verbrennungsmotor. Dieser wird abgestellt und das Fahrzeug schläft ein.Based on a specifiable charging power, the tappable torque and the speed of the engine are set in the vehicle and the memory is loaded. When the full charge state is reached, the diagnostic job ends the charging process via the internal combustion engine. This is turned off and the vehicle falls asleep.
Alternativ wird der Ladevorgang durch einen Klemmenwechsel z. B. der Klemme 15 oder der Klemme 30, beendet.Alternatively, the charging process by a terminal change z. As the terminal 15 or the terminal 30, finished.
Auf diese Weise kann eine Ladung des Fahrzeugs über einen Fahrzeugdiagnosevorgang, z. B. eine OBD-Buche und der kompatiblen Fahrzeugdiagnosesoftware, innerhalb welcher der Diagnosejob lauffähig ist, angestoßen und durchgeführt werden. Dies erfolgt unabhängig von der Verfügbarkeit einer fahrzeugexternen Ladestation. Üblicherweise würde ein Range-Extender-Motor z. B. bei einem Batteriefahrzeug bei einem Endnutzer erst bei Unterschreitung eines Ladezustandskriteriums durch das Energiemanagement gestartet.In this way, a charge of the vehicle via a vehicle diagnostic process, for. For example, an OBD book and the compatible vehicle diagnostic software within which the diagnostic job is executable can be initiated and executed. This is done regardless of the availability of a vehicle external charging station. Usually, a range extender engine z. B. in a battery vehicle at an end user only when falling below a state of charge criterion by the energy management started.
Die vorgeschlagene Lösung bietet die Möglichkeit, einen Ladevorgang unabhängig vom Ladezustand – außer bei voll geladender Batterie – zu erzwingen, um jedenfalls die Vollladung des Speichers zu erreichen.The proposed solution offers the possibility to force a charging regardless of the state of charge - except when fully charged battery - in any case to achieve the full charge of the memory.
Außerdem erfolgt diese Ladung über den Verbrennungsmotor bei gleichem Ladehub und bei etwa zehnfacher Ladeleistung wesentlich schneller als etwa über das Stromnetz beim Laden mit einphasigem Wechselstrom. Somit können pro Zeiteinheit deutlich mehr Applikationsvorgänge bei vollem Speicher oder Produktvorführungen durchgeführt werden. Der Versuchsingenieur oder Händler kann zudem fahrzeugextern den Ladevorgang triggern. Dies ist bei Tätigkeiten am Fahrzeug, die nicht notwendigerweise im Fahrzeug selbst durchzuführen sind, vorteilhaft.In addition, this charge takes place via the internal combustion engine at the same loading stroke and at about ten times the charging power much faster than about the mains when charging with single-phase alternating current. Thus, significantly more applications can be performed at full memory or product demonstrations per unit of time. The test engineer or dealer can also triggers the vehicle external charging. This is advantageous for activities on the vehicle, which are not necessarily carried out in the vehicle itself.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described. This results in further details, preferred embodiments and further developments of the invention.
Das Ausführungsbeispiel beschäftigt sich mit einem Fahrzeug, welches über zwei Antriebssysteme in Form eines Verbrennungskraftmotors (Verbrennungsmotor) und in Form einer elektrischen Maschine und über einen Generator sowie einen elektrischen Energiespeicher, z. B. über eine Batterie, verfügt. Es besteht die Möglichkeit, über das fahrzeugexterne Stromnetz die Batterie mit Gleichstrom oder Wechselstrom aufzuladen.The exemplary embodiment is concerned with a vehicle which has two drive systems in the form of an internal combustion engine (internal combustion engine) and in the form of an electric machine and a generator and an electrical energy storage, for. B. has a battery features. It is possible to charge the battery with DC or AC power via the vehicle external power supply.
Es werden insbesondere Plug-In-Fahrzeuge, die als Hybridfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor oder als Batteriefahrzeuge mit einem Range-Extender-Motor als Verbrennungsmotor ausgeführt sind, betrachtet. Der Range-Extender-Motor, der bevorzugt bei einem optimierten Betriebspunkt betreibbar ist, hat die Funktion, während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs die Reichweite zu verlängern, indem der Range-Extender bei leerem bzw. nicht ausreichend geladenem Energiespeicher über den Generator elektrische Leistung zum Antrieb der elektrischen Maschine des Fahrzeugs zur Verfügung stellt. Dazu verbrennt der Range-Extender fossilen Kraftstoff.There will be particular plug-in vehicles, which are called hybrid vehicles with a Engine or battery vehicles are designed with a range extender engine as an internal combustion engine considered. The range extender engine, which is preferably operable at an optimized operating point, has the function to extend the range while driving the vehicle by the range extender with empty or not sufficiently charged energy storage via the generator electrical power to drive the electric machine of the vehicle provides. To do this, the range extender burns fossil fuel.
Anders als bei einem Range-Extender-Motor besteht bei einem Hybrid-Fahrzeug auch ein direkter, mechanischer Durchgriff des Verbrennungskraftmotors auf das Getriebe.Unlike a range extender engine is a hybrid vehicle also has a direct, mechanical penetration of the internal combustion engine to the transmission.
Es kann der Verbrennungskraftmotor im Stand des Fahrzeugs, ohne dass das Fahrzeug als Plug-In-Fahrzeug an einem externen Stromnetz geladen wird, zum Laden der Batterie genutzt werden.The internal combustion engine in the state of the vehicle can be used to charge the battery without the vehicle being charged as a plug-in vehicle on an external power supply.
Dazu wird ein Diagnosejob vorgesehen, über den an das Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors ein Befehl von außerhalb des Datenbordnetzes des Fahrzeugs versendet werden kann.For this purpose, a diagnostic job is provided, via which a command can be sent from outside the vehicle's on-board network to the engine control unit of the internal combustion engine.
Der Diagnosejob kann zum Beispiel über eine OBD-Schnittstelle des Fahrzeugs mit einem Diagnosegerät oder mit einem Laptop, auf dem eine mit dem Datenbordnetz und dem Motorsteuergerät kompatible Software (fahrzeugherstellerkompatible Applikationssoftware) installiert ist, ausgeführt werden.The diagnostic job can be performed, for example, via an OBD interface of the vehicle with a diagnostic device or with a laptop on which a software compatible with the onboard network and the engine control unit (vehicle-compatible application software) is installed.
Eine Ausführung des Diagnosejobs führt zu folgenden Vorgängen im Fahrzeug:
- 1) Ermittlung des Ladezustands der Batterie
- 2) Bei einem Ladezustand unterhalb eines Ziel-Ladezustand der Batterie Starten des Verbrennungsmotors und Vorgabe einer Soll-Ladeleistung an den Generator.
- 3) Anpassung der Drehzahl des Motors an die Soll-Ladeleistung, d. h. Bereitstellung ausreichender mechanischer Leistung durch den Motor an den Generator zur Bereitstellung von elektrischer Leistung durch den Generator, die der Soll-Ladeleistung entspricht.
- 4) Ausschalten des Verbrennungsmotors bei Erreichen eines Ziel-Ladezustands der Batterie oder Ausschalten des Verbrennungsmotors bei einem Klemmenwechsel
- 1) Determination of the state of charge of the battery
- 2) In a state of charge below a target state of charge of the battery starting the internal combustion engine and specification of a target charging power to the generator.
- 3) Adjustment of the speed of the motor to the desired charging power, ie providing sufficient mechanical power by the motor to the generator for providing electrical power through the generator, which corresponds to the target charging power.
- 4) Turning off the internal combustion engine upon reaching a target state of charge of the battery or switching off the internal combustion engine at a terminal change
Der Ladezustand der Batterie kann durch das Motorsteuergerät von einem Batteriesteuergerät über das Datenbordnetz ausgelesen werden. Die Soll-Ladeleistung ergibt sich aus der Batterietemperatur, der Bauteil- bzw. Medientemperaturen des Motors und akustischen Randbedingungen des Motorbetriebs.The state of charge of the battery can be read out by the engine control unit from a battery control unit via the on-board network. The nominal charging power results from the battery temperature, the component or medium temperatures of the engine and the acoustic boundary conditions of the engine operation.
Der Ziel-Ladezustand der Batterie entspricht dem Vollladezustand der Batterie.The target state of charge of the battery corresponds to the full charge state of the battery.
Es wird durch diese Ausführungsform eine ad-hoc Ladungsmöglichkeit (auch als autonomes Standladen bezeichnet) für den Entwicklungsbetrieb beim Hersteller und für den Wartungs- und Vermarktungsbetrieb bei einem Händler geschaffen.This embodiment provides an ad-hoc charge possibility (also referred to as autonomous stand charge) for the development operation at the manufacturer and for the maintenance and marketing operation at a dealer.
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