DE102014111517A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs und Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug eine elektrische Maschine, einen elektrischen Energiespeicher, einen Bordnetz-Gleichspannungswandler und ein elektrisches Heizelement aufweist, wobei in einem ersten Fahrbetriebsmodus ein Bordnetz des Fahrzeugs mittels des Bordnetz-Gleichspannungswandlers elektrisch versorgt oder stabilisiert wird und wobei im ersten Fahrbetriebsmodus das elektrische Heizelement temporär dem Batteriestromkreis zugeschaltet wird, wenn der Gleichspannungswandler abgeschaltet wird.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hybrid-Fahrzeuge sowie rein batteriebetriebene Fahrzeuge hinlänglich bekannt und werden zunehmend dazu eingesetzt, den Verbrauch von fossilen Brennstoffen sowie die Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen zu reduzieren. Hybrid-Fahrzeuge weisen üblicherweise sowohl einen Verbrennungsmotor als auch wenigstens einen Elektromotor auf. Je nach Anforderungen und zur Verfügung stehenden Ressourcen kann zur Erzeugung von Rotationsenergie wahlweise in einem ersten Fahrbetriebsmodus entweder der Verbrennungsmotor oder in einem zweiten Fahrbetriebsmodus der Elektromotor verwendet werden. Während im ersten Fahrbetriebsmodus der Verbrennungsmotor chemische Energie von klassischem Kraftstoff, wie Benzin oder Diesel, durch Verbrennung in Rotationsenergie umwandelt, wird im zweiten Fahrbetriebsmodus der wenigstens eine Elektromotor mit elektrischer Energie aus bordeigenen Energiespeichern gespeist, um Rotationsenergie zum Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen. Zum Wiederaufladen der Energiespeicher wird das Fahrzeug entweder mit einer externen Stromquelle, beispielsweise an einer sogenannte Stromtankstelle oder einem Hausstromnetzanschluss, verbunden oder die im ersten Fahrbetriebsmodus durch den Verbrennungsmotor erzeugte Rotationsenergie wird zumindest teilweise mittels eines fahrzeugeigenen Generators in elektrische Energie zum Laden der Energiespeicher über einen Batteriestromkreis umgewandelt. Denkbar ist auch, dass der Elektromotor und der Generator durch eine einzige elektrische Maschine, welche wahlweise entweder im Motorbetrieb oder im Generatorbetrieb betrieben werden kann, realisiert werden. Ferner wird typischerweise Bremsenergie zurückgewonnen und in elektrische Energie zum Laden der Energiespeicherzelle umgewandelt.
  • Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Hochvoltbatterien, insbesondere auf Lithium-Ionen- oder Nickel-Metallhybrid-Basis, als wiederaufladbare, elektrochemische Energiespeicher zur Versorgung des wenigstens einen Elektromotors zu verwenden, da Hochvoltbatterien zur Aufnahme und Abgabe vergleichsweise großer Energiemengen in kurzer Zeit optimiert sind. Eine Besonderheit bei der Verwendung von solchen Hochvoltbatterien ist allerdings, dass die vorgegebenen Stromgrenzen beim Laden und Entladen der Hochvoltbatterien eingehalten werden müssen, da andernfalls eine Beschädigung der Hochvoltbatterien droht. Typischerweise sind in einem Fahrzeug mehrere Hochvoltbatterien zu Batteriemodulen zusammengeschaltet, so dass die Einhaltung der Stromgrenzen für jede einzelne Hochvoltbatterie nicht immer zeitlich optimal gesteuert werden kann. Dies gilt insbesondere bei niedrigen Temperaturen.
  • Jedes Fahrzeug weist typischerweise ein 12 Volt-Bordnetz auf, über welches die elektrischen und elektronischen Komponenten, wie Kombiinstrumente, Bordcomputer, Infotainmentsysteme, Fahrerassistenzsysteme, Beleuchtung und dergleichen, eingebunden sind. Zur Versorgung und/oder Stabilisierung des Bordnetzes mit elektrischer Energie wird bei Hybrid-Fahrzeugen in der Regel keine klassische Lichtmaschine, wie sie von reinen Verbrennungsfahrzeugen bekannt sind, verwendet, sondern es werden Gleichspannungswandler, welche die Gleichspannung der Hochvoltbatterien und des Batteriestromkreises auf ein niedrigeres Gleichspannungsniveau wandeln, eingesetzt.
  • Wenn der zum Stabilisieren des Bordnetzes eingesetzte Gleichspannungswandler nun während des ersten Fahrbetriebsmodus plötzlich abgeschaltet wird, steigt der Batteriestrom im Batteriestromkreis abrupt an. Es besteht also die Gefahr, dass es zu einer kurzzeitigen Überschreitung der Batteriestromgrenze und somit zu einer Beschädigung oder zu einer Sicherheitsabschaltung der betreffenden Hochvoltbatterie kommt. Die Sicherheitsabschaltung kann im schlimmsten Fall zu einem Komplettausfall des Fahrzeugs führen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, mit welchem die genannten Nachteile des Standes der Technik ausgeräumt werden und welches insbesondere ein zuverlässiges und störungsfreies Abschalten des Gleichspannungswandlers ermöglicht. Zudem soll das Verfahren einfach und kostengünstig zu implementieren sein.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine elektrische Maschine, einen elektrischen Energiespeicher, einen Gleichspannungswandler und ein elektrisches Heizelement aufweist, wobei in einem ersten Fahrbetriebsmodus ein Bordnetz des Hybrid-Fahrzeugs mittels des Gleichspannungswandlers elektrisch versorgt oder stabilisiert wird und wobei im ersten Fahrbetriebsmodus das elektrische Heizelement temporär dem Batteriestromkreis zugeschaltet wird, wenn der Gleichspannungswandler abgeschaltet wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass im Falle einer durch das Abschalten des Gleichspannungswandlers verursachten plötzlichen Erhöhung des Batteriestroms im Batteriestromkreis das elektrische Heizelement dem Batteriestromkreis als zusätzliche Stromsenke zugeschaltet wird und auf diese Weise die Stromspitze im Batteriestromkreis aufgefangen wird. Der elektrische Energiespeicher wird auf diese Weise vor einer Übertretung der vorgegebenen Stromgrenzen geschützt. Die Gefahr von Beschädigungen des elektrischen Energiespeichers oder eines Komplettausfalls des Fahrzeugs, beispielsweise durch eine Sicherheitsabschaltung des Energiespeichers beim Abschalten des Gleichspannungswandlers wird somit ausgeräumt. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren vergleichsweise kostengünstig zu implementieren, wenn das Fahrzeug ohnehin mit einem elektrischen Heizelement, insbesondere in Form eines Hochvoltheizers, ausgestattet ist. Ein solches Heizelement wird typischerweise zum Heizen des Fahrzeuginnenraums oder zum Heizen des Energiespeichers bei niedrigen Umgebungstemperaturen verwendet. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das elektrische Heizelement einer Doppelfunktion zugeführt, so dass es in einem Fall gemäß seiner ursprünglichen Bestimmung zum Heizen des Fahrzeuginnenraums oder des elektrischen Energiespeichers verwendet wird und im anderen Fall als kurzfristig zuschaltbare Stromsenke zum Abfangen von Stromspitzen im Batteriestromkreis verwendet wird. Das elektrische Heizelement umfasst vorzugsweise einen Widerstandsheizer, welcher elektrischen Strom in Joulesche Wärme umwandelt und vorteilhafterweise ein extrem kurzes Ansprechverhalten aufweist. Das Fahrzeug umfasst entweder ein Hybrid-Fahrzeug oder ein rein elektrische betriebenes Fahrzeug. Im Falle eines Hybrid-Fahrzeugs wird im ersten Fahrbetriebsmodus mittels eines Verbrennungsmotors insbesondere die elektrische Maschine zum Laden des elektrischen Energiespeichers angetrieben. In einem zweiten Fahrbetriebsmodus des Hybrid-Fahrzeugs ist der Verbrennungsmotor abgeschaltet und die elektrische Maschine fungiert als Traktionsmotor für das Hybrid-Fahrzeug. Die elektrische Maschine wird dabei von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt. Alternativ ist auch denkbar, dass das elektrische Heizelement als PTC-(Positive Temperature Coefficient) oder Peltier-Element ausgebildet ist. Im ersten Fahrbetriebsmodus fungiert der Verbrennungsmotor entweder als Traktionsmotor (Parallel-Hybrid) oder nur zum Betreiben des Generators (Serien-Hybrid). Denkbar ist auch, dass der Elektromotor und der Generator nicht durch eine einzige elektrische Maschine, welche wahlweise entweder im Motorbetrieb oder im Generatorbetrieb betrieben werden kann, realisiert wird, sondern durch zwei separate Aggregate, einen Elektromotor und einen Generator. Der elektrische Energiespeicher umfasst insbesondere eine Hochvoltbatterie.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Batteriestrom im Batteriestromkreis mittels einer Stromüberwachungseinheit überwacht wird und wobei von der Stromüberwachungseinheit die Zuschaltung des elektrischen Heizelements veranlasst wird, wenn die Stromüberwachungseinheit eine auftretende Batteriestromüberhöhung oder ein Abschalten des Gleichspannungswandlers detektiert. Die Zuschaltung des elektrischen Heizelements wird von der Stromüberwachungseinheit insbesondere dann veranlasst, wenn von der Stromüberwachungseinheit detektiert wird, dass der Batteriestrom und/oder die Änderung des Batteriestroms im Batteriestromkreis einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Denkbar ist auch, dass die Zuschaltung veranlasst wird, wenn die Änderung des Batteriestroms innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls einen Grenzwert überschreitet. Die Stromüberwachungseinheit kann Teil eines Batteriesteuergeräts oder einer Leistungselektronik der elektrischen Maschine des Hybrid-Fahrzeugs sein.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass von einem Batteriemanagementsystem die Zuschaltung des elektrischen Heizelements veranlasst wird, wenn der Batteriestrom im Batteriestromkreis einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder ein Abschalten des Gleichspannungswandlers detektiert wird. In vorteilhafter Weise kann das elektrische Heizelement somit zugeschaltet werden, während der Gleichspannungswandler abgeschaltet wird. Insbesondere braucht nicht erst ein Ansteigen des Batteriestroms im Batteriestromkreis abgewartet bzw. detektiert werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im ersten Fahrbetriebsmodus ein weiteres elektrisches Heizelement des Fahrzeugs temporär dem Batteriestromkreis zugeschaltet wird, wenn der Gleichspannungswandler abgeschaltet wird, wobei mittels des weiteren elektrischen Heizelements der wenigstens eine elektrische Energiespeicher und/oder ein Fahrgastraum des Fahrzeugs geheizt wird. Durch die Zuschaltung eines weiteren elektrischen Heizelements kann ein höherer Überschuss an Batteriestrom aufgefangen werden. Sowohl das elektrische Heizelement, als auch das weitere elektrische Heizelement können somit als Stromsenke zur temporären Kompensation der durch das Abschalten des Gleichspannungswandlers hervorgerufenen Ladestromspitze im Batteriestromkreis dienen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mittels eines Ladesteuergerätes oder eines Klimatisierungssteuergeräts die Zuschaltung oder Abschaltung des elektrischen Heizelements oder des weiteren elektrischen Heizelements zum Batteriestromkreis durchgeführt wird.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug aufweisend eine elektrische Maschine und einen elektrischen Energiespeicher, wobei das Hybrid-Fahrzeug ferner ein elektrisches Heizelement und einen Gleichspannungswandler zum elektrischen Versorgen oder Stabilisieren eines Bordnetzes des Fahrzeugs aufweist und wobei in einem ersten Betriebsmodus das elektrische Heizelement temporär dem Batteriestromkreis zuschaltbar ist, wenn der Gleichspannungswandler abgeschaltet wird.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine temporäre Beaufschlagung des elektrischen Energiespeichers mit zu hohen Batterieströmen unterbunden wird, da dem Batteriestromkreis im Falle einer durch das Abschalten des Gleichspannungswandlers hervorgerufenen Batteriestromüberhöhung das elektrische Heizelement als zusätzliche Stromsenke zum Anfangen der Stromspitzen zugeschaltet wird. In vorteilhafter Weise kann somit eine Beschädigung des elektrischen Energiespeichers oder eine Sicherheitsabschaltung des elektrischen Energiespeichers vermieden werden. Das elektrische Heizelement umfasst vorzugsweise einen Widerstandsheizer in Form eines Hochvoltheizers, welcher vorteilhafterweise ein extrem kurzes Ansprechverhalten aufweist. Die Zuschaltung des elektrischen Heizelements sorgt somit für eine unmittelbare Reduktion der momentanen Stromstärke im Batteriestromkreis. Denkbar ist, dass das elektrische Heizelement insbesondere eine in Wirkverbindung mit dem Energiespeicher stehende Energiespeicherheizung und/oder eine in Wirkverbindung mit dem Fahrzeuginnenraum stehende Fahrzeuginnenraumheizung umfasst. Analog zum vorstehend beschriebenen Verfahren wird auch beim erfindungsgemäßen Fahrzeug das elektrische Heizelement somit vorteilhafterweise einer Doppelfunktion zugeführt: In einem Fall wird es gemäß seiner ursprünglichen Bestimmung zum Heizen des Fahrzeuginnenraums oder des elektrischen Energiespeichers verwendet, während es im anderen Fall als kurzfristig zuschaltbare Stromsenke zum Abfangen von Stromspitzen im Batteriestromkreis verwendet wird. Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst ein Hybridfahrzeug mit zusätzlichem Verbrennungsmotor, welcher insbesondere im ersten Betriebsmodus die elektrische Maschine zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers antreibt, oder ein rein elektrisches Fahrzeug.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Stromüberwachungseinheit zum Überwachen des Batteriestroms im Batteriestromkreis und zur Veranlassung der Zuschaltung des elektrischen Heizelements zum Batteriestromkreis bei Detektion einer Batteriestromüberhöhung oder eines Abschaltens des Gleichspannungswandlers aufweist. Denkbar ist, dass die Stromüberwachungseinheit Teil des Batteriemanagementsystems ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug ein weiteres elektrisches Heizelement aufweist, welches dem Batteriestromkreis zuschaltbar ist, wenn der Gleichspannungswandler abgeschaltet wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Klimatisierungseinheit, insbesondere einen Klimakompressor, aufweist, welcher dem Batteriestromkreis zuschaltbar ist bzw. zugeschaltet wird, wenn durch ein Abschalten des Gleichspannungswandlers eine kurzzeitige Batteriestromüberhöhung gegeben ist.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Hybrid-Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine schematische Übersicht der Ströme im Batteriestromkreis des Hybrid-Fahrzeugs gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist eine schematische Ansicht eines Hybrid-Fahrzeugs 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, um die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Hybrid-Fahrzeugs 1 zu erläutern. Das Hybrid-Fahrzeug 1 weist einen Verbrennungsmotor 2 und beispielhaft eine elektrische Maschine 6 auf. Das Hybrid-Fahrzeug 1 ist in zwei unterschiedlichen Fahrbetriebsmodi betreibbar:
    In einem ersten Fahrbetriebsmodus wird der Verbrennungsmotor 2 zur Gewinnung von Rotationsenergie betrieben, so dass in konventioneller Weise chemische Energie eines Kraftstoffs, wie Benzin oder Diesel, durch Verbrennung in Rotationsenergie umgewandelt wird. Dabei fungiert der Verbrennungsmotor 2 entweder als Traktionsmotor (Parallel-Hybrid) für das Hybrid-Fahrzeug 1 oder nur zum Betreiben der als Generator fungierenden elektrischen Maschine 6 (Serien-Hybrid).
  • In einem zweiten Fahrbetriebsmodus dient die in einem Elektromotormodus arbeitende elektrische Maschine 6 als Traktionsmotor zum Antreiben des Hybrid-Fahrzeugs 1, während der Verbrennungsmotor 2 außer Betrieb ist. Das Hybrid-Fahrzeug 1 weist einen elektrischen Energiespeicher 4 auf, welcher aus einer Mehrzahl zu einem Batteriemodul zusammengeschalteten Hochvoltbatterien 5 besteht. Die wiederaufladbaren Hochvoltbatterien 5 umfassen insbesondere Lithium-Ionen- oder Nickel-Metallhybrid-Batterien. Der elektrische Energiespeicher 4 versorgt die als Elektromotor arbeitende elektrische Maschine 6 im zweiten Fahrbetriebsmodus mit der notwendigen elektrischen Energie, welche von der elektrischen Maschine 6 in Rotationsenergie zum Antreiben der Antriebsachsen umgewandelt wird.
  • Das Hybrid-Fahrzeug 1 weist ferner ein elektrisches Heizelement 7 in Form eines Widerstandsheizelements auf. Das elektrische Heizelement 7 ist im Bereich des elektrischen Energiespeichers 4 angeordnet und dient dazu, den elektrischen Energiespeicher 4 durch Umwandlung von elektrischer Energie in Joulesche Wärme zu wärmen, wenn besonders niedrige Umgebungstemperaturen, wie beispielsweise unter –10° Celsius, herrschen. Somit können die Ladezeiten verkürzt und der zweite Fahrbetriebsmodus auch bei niedrigen Bauteiltemperaturen, wie beispielsweise im Winter, verwendet werden.
  • Die elektrische Maschine 6 kann auch in einem Generatormodus betrieben werden, so dass im ersten Fahrbetriebsmodus Rotationsenergie zumindest teilweise in elektrische Energie gewandelt wird, mit welcher der elektrische Energiespeicher 4 über einen Batteriestromkreis geladen wird. Zur Unterstützung des Bordnetzes des Hybrid-Fahrzeugs 1 weist das Hybrid-Fahrzeug 1 ferner einen Gleichspannungswandler 11 auf, welcher die Spannung des Hochvolt-Energiespeichers 4 auf 12 Volt für das Bordnetz herabsetzt. Über das Bordnetz werden die elektrischen und elektronischen Komponenten des Hybrid-Fahrzeugs 1, wie beispielsweise Kombiinstrumente, Bordcomputer, Infotainmentsysteme, Fahrerassistenzsysteme, Beleuchtung und dergleichen, mit elektrischer Energie versorgt.
  • In bestimmten Situationen wird der Gleichspannungswandler 11 abgeschaltet, weil eine Unterstützung/Stabilisierung des Bordnetzes nicht mehr notwendig ist. Das Abschalten des Gleichspannungswandlers 11 während des ersten Fahrbetriebsmodus führt jedoch dazu, dass im Batteriestromkreis ein Stromverbraucher plötzlich wegfällt und daher ein zusätzlicher Batteriestrom im Batteriestromkreis fließt. Die verwendeten Hochvoltbatterien 5 dürfen aber nur mit einem maximalen Batteriestrom beladen werden. Dies gilt insbesondere bei Temperaturen unter –10° C. Andernfalls kann es zu einer Beschädigung der Hochvoltbatterien und deshalb zu einer Notabschaltung des Batteriestromkreises kommen.
  • Damit durch die auftretende Stromspitze der maximale Batteriestrom nicht überschritten wird, wird dem Batteriestromkreis mittels einer Steuereinheit 8 nun das elektrische Heizelement 7 temporär zugeschaltet, bis die Generatorleistung der elektrischen Maschine angepasst wird. Das elektrische Heizelement 7 fungiert dabei als Stromsenke, in welche zumindest teilweise der durch die plötzliche Abschaltung des Gleichspannungswandlers 11 hervorgerufene zusätzliche Batteriestrom fließt, wodurch der am elektrische Energiespeicher 4 ankommende Batteriestrom reduziert bzw. auf konstantem Niveau gehalten wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Hybrid-Fahrzeug 1 wird das elektrische Heizelement 7 somit nicht nur als klassisches Heizelement zum Erwärmen des elektrischen Energiespeichers 4 bei tiefen Temperaturen, sondern zusätzlich auch noch als Strompuffer zum Abfedern von temporär auftretenden Stromspitzen im Batteriestromkreis verwendet.
  • Denkbar ist, dass die Steuereinheit 8 eine Stromüberwachungseinheit im Batteriestromkreis umfasst und das elektrische Heizelement 7 zuschaltet, sobald der Batteriestrom im Batteriestromkreis einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder die Abschaltung des Gleichspannungswandlers 11 detektiert. Die Steuereinheit 8 ist vorzugsweise Bestandteil eines Batteriesteuergerätes oder eines Batteriemanagementsystems des Hybrid-Fahrzeugs 1.
  • Optional weist das Hybrid-Fahrzeug 1 ein weiteres elektrisches Heizelement 9 auf, welches in Wirkverbindung mit einem Fahrzeuginnenraum des Hybrid-Fahrzeugs 1 steht. Das weitere elektrische Heizelement 9 umfasst insbesondere eine Fahrzeuginnenraumheizung in Form eines Widerstandsheizelements. Denkbar ist, dass anstelle des oder zusätzlich zum elektrischen Heizelement 7 auch noch das weitere elektrische Heizelement 9 dem Batteriestromkreis temporär zugeschaltet wird, um die Ladestromspitzen infolge der Abschaltung des Gleichspannungswandlers abzufangen. Vorzugsweise werden sowohl das elektrische Heizelement 7, als auch das weitere elektrische Heizelement 9 zugeschaltet, damit größere Ladestromspitzen abgefangen werden können.
  • Grundsätzlich wäre bei den vorstehend beschriebenen Hybrid-Fahrzeugen 1 auch denkbar, das Hybrid-Fahrzeug 1 zusätzlich mit einem Klimakompressor zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums derart zu verschalten, dass der Klimakompressor von dem Steuergerät 8 dem Batteriestromkreis zu- oder abgeschaltet wird, wenn Ladestromspitzen oder -dellen auftreten. Alternativ ist auch denkbar, dass das elektrische Heizelement 7 und/oder das weitere elektrische Heizelement 9 als PTC-(Positive Temperature Coefficient) oder Peltier-Element ausgebildet ist.
  • Ferner wäre denkbar, dass der Generator und der Elektromotor bei dem vorstehend beschriebenen Hybrid-Fahrzeug 1 nicht in einer elektrischen Maschine 6 vereint sind, sondern durch zwei separate Aggregate realisiert sind.
  • Zusätzlich kann bei ruhendem Hybrid-Fahrzeug 1 der elektrische Energiespeicher 4 natürlich auch mit Strom aus einem stationären Stromnetz geladen werden, wenn das Hybrid-Fahrzeug beispielsweise an einer Stromtankstelle oder in der Nähe eines Stromnetzhausanschlusses parkt. Ferner wird während des Bremsvorgangs vorzugsweise Bremsenergie über die Elektromotoren 3 zurückgewonnen und zum Laden des elektrischen Energiespeichers 4 verwendet.
  • In 2 ist eine schematische Übersicht der Ströme im Batteriestromkreis des Hybrid-Fahrzeugs 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Diagramm dargestellt. Auf der Abszisse des Diagramms 10 ist die Zeit aufgetragen, während die Ordinate schematisch die Stromstärke der verschiedenen Ströme im Batteriestromkreis illustriert. Bis zum Zeitpunkt t1 sind die Stromaufnahme des Gleichspannungswandlers 11 (Kurve mit Bezugszeichen 12), der durch die elektrische Maschine 6 erzeugte Batteriestrom (Kurve mit Bezugszeichen 13), die Stromaufnahme des elektrischen Heizelements 7 (Kurve mit Bezugszeichen 14) und der Batteriestrom des Energiespeichers 4 (Kurve mit Bezugszeichen 15) jeweils konstant.
  • Wenn nun der Gleichspannungswandler 11 zum Zeitpunkt t1 abgeschaltet wird, sinkt die Leistungsaufnahme des Gleichspannungswandlers 11 auf null ab. Es dauert nun bis zum Zeitpunkt t2, bis der durch die elektrische Maschine 6 erzeugte Batteriestrom ebenfalls auf null absinkt. Im Intervall zwischen t1 und t2 ist somit ein Überschuss an Batteriestrom im Batteriestromkreis vorhanden, welcher durch die Ladestromspitze 16 illustriert ist. Damit der Batteriestrom für den Energiespeicher 4 nicht den vorgegebenen Ladestromgrenzwert überschreitet, wird für das Zeitintervall t1 bis t2 das elektrische Heizelement 7 temporär zugeschaltet, in welches dann zusätzlicher Strom aus dem Batteriestromkreis fließt und somit das Abschalten des Gleichspannungswandlers 11 zumindest teilweise kompensiert wird. Nach dem Zeitpunkt t2 wird das elektrische Heizelement 7 vom Batteriestromkreis wieder getrennt bzw. abgeschaltet.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) eine elektrische Maschine (6), einen elektrischen Energiespeicher (4), einen Gleichspannungswandler (12) und ein elektrisches Heizelement (7, 9) aufweist, wobei in einem ersten Fahrbetriebsmodus ein Bordnetz des Fahrzeugs (1) mittels des Gleichspannungswandler (12) elektrisch versorgt oder stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Fahrbetriebsmodus das elektrische Heizelement (7, 9) temporär dem Batteriestromkreis zugeschaltet wird, wenn der Gleichspannungswandler (11) abgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Batteriestrom im Batteriestromkreis mittels einer Stromüberwachungseinheit überwacht wird und wobei von der Stromüberwachungseinheit die Zuschaltung des elektrischen Heizelements (7, 9) veranlasst wird, wenn die Stromüberwachungseinheit eine auftretende Batteriestromüberhöhung oder ein Abschalten des Gleichspannungswandlers (11) detektiert.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von einem Batteriemanagementsystem die Zuschaltung des elektrischen Heizelements (7, 9) veranlasst wird, wenn das Batteriemanagementsystem den Gleichspannungswandler (11) abschaltet.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des elektrischen Heizelements (7, 9) der wenigstens eine elektrische Energiespeicher (4) und/oder ein Fahrgastraum des Fahrzeugs (1) geheizt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im ersten Fahrbetriebsmodus ein weiteres elektrisches Heizelement (7, 9) des Fahrzeugs (1) temporär dem Batteriestromkreis zugeschaltet wird, wenn der Gleichspannungswandler (11) abgeschaltet wird, wobei mittels des weiteren elektrischen Heizelements (7, 9) der wenigstens eine elektrische Energiespeicher (4) und/oder ein Fahrgastraum des Fahrzeugs (1) geheizt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im ersten Fahrbetriebsmodus mittels der von einem Verbrennungsmotor (2) angetriebenen elektrischen Maschine (6) der elektrische Energiespeicher (4) über einen Batteriestromkreis geladen wird und wobei in einem zweiten Fahrbetriebsmodus der Verbrennungsmotor (2) abgeschaltet ist und die elektrische Maschine (6) als Traktionsmotor für das Hybrid-Fahrzeug (1) fungiert, welcher von dem elektrischen Energiespeicher (4) mit elektrischer Energie versorgt wird.
  7. Fahrzeug (1) aufweisend eine elektrische Maschine (6) und einen elektrischen Energiespeicher (4), wobei das Hybrid-Fahrzeug (1) ferner ein elektrisches Heizelement (7, 9) und einen Gleichspannungswandler (11) zum elektrischen Versorgen oder Stabilisieren eines Bordnetzes des Fahrzeugs (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Betriebsmodus das elektrische Heizelement (7, 9) temporär dem Batteriestromkreis zuschaltbar ist, wenn der Gleichspannungswandler (11) abgeschaltet wird.
  8. Fahrzeug (1) nach Anspruch 7, wobei das Fahrzeug (1) eine Stromüberwachungseinheit zum Überwachen des Batteriestroms im Batteriestromkreis und zur Veranlassung der Zuschaltung des elektrischen Heizelements (7, 9) bei Detektion einer Batteriestromüberhöhung oder eines Abschaltens des Gleichspannungswandlers (11) aufweist.
  9. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das elektrische Heizelement (7, 9) einen Widerstandsheizer umfasst.
  10. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das elektrische Heizelement (7, 9) eine in Wirkverbindung mit dem Energiespeicher (4) stehende Energiespeicherheizung (7) und/oder eine in Wirkverbindung mit dem Fahrzeuginnenraum stehende Fahrzeuginnenraumheizung (9) umfasst.
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