DE102015217937A1 - Operating multiple energy sources of a hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Primärenergiequelle (3, 103) und einer Sekundärenergiequelle (5, 105), wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines Signals (25), welches für eine Sollantriebsleistung (PLast) des Hybridfahrzeuges indikativ ist; Abrufen eines der Sollantriebsleistung zugeordneten ersten Wertes (63) einer Leistungsaufnahme der Sekundärenergiequelle (5, 105) von dem Antriebsstrang (9, 11), bei welchem ersten Wert (63) ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle (3, 103) und der Sekundärenergiequelle (5, 105) bei Erzeugen der Sollantriebsleistung (PLast) an dem Antriebsstrang mittels der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle Energie aufnimmt, theoretisch minimiert wird; Abrufen eines der Sollantriebsleistung zugeordneten zweiten Wertes (65) einer Leistungsabgabe der Sekundärenergiequelle (5, 105) an den Antriebsstrang (9, 11), bei welchem zweiten Wert ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle (3, 103) und der Sekundärenergiequelle (5, 105) bei Erzeugen der Sollantriebsleistung (PLast) an dem Antriebsstrang (9, 11) mittels der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle Energie abgibt, theoretisch minimiert wird; Auswählen aus dem ersten Wert (63) und dem zweiten Wert (65), um einen ausgewählten Wert zu erhalten; Aufnehmen oder Abgeben einer zweiten Leistung der Sekundärenergiequelle von bzw. an den Antriebsstrang, welche dem ausgewählten Wert entspricht; Abgeben einer ersten Leistung der Primärenergiequelle an den Antriebsstrang, sodass die Summe aus der ersten Leistung und der zweiten Leistung die Sollantriebsleistung ergibt.Provided is a method of operating a primary energy source (3, 103) and a secondary energy source (5, 105), the method comprising: receiving a signal (25) indicative of a target drive power (PLast) of the hybrid vehicle; Retrieving a first value (63) of a power consumption of the secondary energy source (5, 105) from the drive train (9, 11) associated with the target drive power, at which first value (63) energy consumption of the primary energy source (3, 103) and the secondary energy source (5, 105) is theoretically minimized upon generation of the target drive power (PLast) to the powertrain by means of the primary energy source and / or the secondary energy source under the condition that the secondary energy source receives energy; Retrieving one of the target drive power associated second value (65) of a power output of the secondary power source (5, 105) to the drive train (9, 11), at which second value, energy consumption of the primary energy source (3, 103) and the secondary energy source (5, 105) at Generating the desired drive power (PLast) on the drive train (9, 11) by means of the primary energy source and / or the secondary energy source with the proviso that the secondary energy source emits energy, is theoretically minimized; Selecting from the first value (63) and the second value (65) to obtain a selected value; Receiving or delivering a second power of the secondary power source to or from the powertrain corresponding to the selected value; Delivering a primary power source first power to the powertrain such that the sum of the first power and the second power provides the desired drive power.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Primärenergiequelle und einer Sekundärenergiequelle während einer Fahrt eines Hybridfahrzeuges, wobei die Primärenergiequelle zur Abgabe von Energie an einen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges vorgesehen ist und wobei die Sekundärenergiequelle zur Aufnahme von Energie von dem Antriebsstrang oder zur Abgabe von Energie an den Antriebsstrang vorgesehen ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät, welches ausgebildet ist, das Verfahren zum Betreiben der mehreren Energiequellen des Hybridfahrzeuges auszuführen. The present invention relates to a method for operating a primary energy source and a secondary energy source during a journey of a hybrid vehicle, wherein the primary energy source for delivering energy to a drive train of the hybrid vehicle is provided and wherein the secondary energy source for receiving energy from the drive train or for the delivery of energy the drive train is provided. Furthermore, the present invention relates to a control unit which is designed to carry out the method for operating the plurality of energy sources of the hybrid vehicle.

Herkömmliche Hybridfahrzeuge sind mit mehreren elektrischen und/oder mechanischen Leistungsquellen und/oder Energiequellen und/oder Drehmomentquellen ausgestattet. Zusätzliche Freiheitsgrade bei der Bereitstellung der vom Fahrer gewünschten Antriebsleistung oder zur erforderlichen elektrischen Quellenleistung im Vergleich zum konventionellem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ergeben sich beim Hybridfahrzeug durch die Kombination mehrerer Energiequellen (welche auch Leistung und/oder Drehmoment bereitstellen können). Um diese verschiedenen Energiequellen geeignet betreiben zu können, sind aus dem Stand der Technik regelbasierte Verfahren zur Leistungs-/Drehmomentaufteilung bekannt. Aus dem Stand der Technik ist z. B. der Lastfolgebetrieb, ein optimierungsbasiertes Verfahren wie ECMS sowie Berechnung global optimaler Lösungen vor Fahrtbeginn bei bekannter Strecke bekannt. Conventional hybrid vehicles are equipped with multiple electrical and / or mechanical power sources and / or energy sources and / or torque sources. Additional degrees of freedom in providing the driver's desired drive power or source electrical power compared to the conventional internal combustion engine vehicle may result from combining multiple power sources (which may also provide power and / or torque) in the hybrid vehicle. In order to be able to operate these various energy sources appropriately, rule-based methods for power / torque distribution are known from the prior art. From the prior art is z. As the load following operation, an optimization-based method such as ECMS and calculation of globally optimal solutions before the start of the journey at a known distance known.

Die Offenlegungsschrift DE 103 23 722 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsaufteilfaktors in Hybridfahrzeugen, wobei der Leistungsaufteilfaktor die Aufteilung der von einem Brennstoffwandler und einem Elektromotor erzeugten Leistung angibt. Ein adaptierter Äquivalenzfaktor wird zur Gewichtung eines Elektroenergieverbrauchswerts in einer Kostenfunktion bestimmt und das Minimum der von dem Leistungsaufteilungsfaktor abhängigen Kostenfunktion wird ermittelt. Die Äquivalenzfaktoren für das Laden und Entladen eines Energiespeichersystems können in Abhängigkeit von der Wechselbeziehung zwischen Brennstoffenergieverbrauchswert und Elektroenergieverbrauchswert geschätzt werden. Zum Bestimmten des Leistungsaufteilfaktors zwischen der von einem Brennstoffwandler und einem Elektromotor erzeugten Leistung eines Hybridfahrzeuges wird der adaptive Äquivalenzfaktor zur Gewichtung eines vom Leistungsaufteilfaktor abhängigen Elektroenergieverbrauchswert in einer Kostenfunktion bestimmt, es wird ein Minimum der Kostenfunktion bestimmt und es wird der Leistungsaufteilfaktor extrahiert, für den das Minimum der Kostenfunktion erzielt wurde. The publication DE 103 23 722 A1 discloses a method of determining a power split factor in hybrid vehicles, wherein the power split factor indicates the distribution of power produced by a fuel converter and an electric motor. An adapted equivalent factor is determined to weight an electric energy consumption value in a cost function, and the minimum of the power distribution factor dependent cost function is determined. The equivalence factors for charging and discharging an energy storage system may be estimated depending on the correlation between the fuel energy consumption value and the electric energy consumption value. In order to determine the power split factor between the power of a hybrid vehicle generated by a fuel converter and an electric motor, the adaptive equivalent factor for weighting a power split factor dependent electric energy consumption value is determined in a cost function, a minimum of the cost function is determined, and the power split factor for which the minimum is extracted the cost function has been achieved.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 007 119 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges, wobei der Betrieb des Hybridfahrzeuges in Abhängigkeit des Energiehaushaltes des Elektroenergiespeichers erfolgt. Dabei gestaltet sich der Energiehaushalt des Elektroenergiespeichers in kostenlose und kostenbehaftete Energiegewinnung. Ein Energiemanager dient als Energiebörse und bewertet die Kosten für die Energiegewinnung in Form von kostenloser und kostenbehafteter Energiegewinnung. In Abhängigkeit des Energiehaushaltes des Elektroenergiespeichers erfolgt eine dynamische Bewertung, ob sich ein elektrisches Fahren lohnt oder nicht. The publication DE 10 2008 007 119 A1 discloses a method of operating a hybrid vehicle, wherein the operation of the hybrid vehicle is dependent on the energy budget of the electric energy storage. The energy budget of the electric energy store is designed for free and costly energy production. An energy manager serves as an energy exchange and assesses the costs of generating energy in the form of free and costly energy. Depending on the energy balance of the electric energy storage takes a dynamic assessment, whether an electric driving is worthwhile or not.

Konventionelle regelbasierte Verfahren führen nicht immer zur optimalen Leistungsaufteilung. Damit bleibt u.U. ein Teil des gesamten Einsparpotentials für die Primärenergie ungenutzt. Weiterhin müssen regelbasierte Verfahren speziell an den jeweiligen Antrieb angepasst werden und sind daher nicht allgemein gültig. Conventional rule-based methods do not always lead to optimal power sharing. This leaves u.U. a portion of the total savings potential for the primary energy unused. Furthermore, rule-based procedures must be specially adapted to the respective drive and are therefore not generally valid.

Zur Berechnung der global optimalen Leistungs-/Drehmomentaufteilung muss die abzufahrende Strecke inklusive Lasten vorher bekannt sein. Weiterhin ist für ausreichende Genauigkeit eine hohe Rechenleistung erforderlich. Daher kann die Berechnung nicht oder nur eingeschränkt (z.B. aufgrund einer geschätzten Fahrstrecke und mit niedriger Genauigkeit) während einer Fahrt im Fahrzeug erfolgen. Die tatsächlich gefahrene Strecke muss nicht in allen Fällen der der Berechnung zu Grunde liegenden Strecke entsprechen, was Anpassungen an der vorher berechneten Aufteilung erfordern kann. Solche Verfahren sind nicht immer robust, da sich während des Betriebes ändernde Wirkungsgrade nicht berücksichtigt werden können. Weiterhin können bestimmte Komponentenrandbedingungen bei der Berechnung der optimalen Leistungsaufteilung, wie z. B. vorgegebene Gradienten, nicht berücksichtig werden. In order to calculate the globally optimal power / torque distribution, the distance to be traveled, including loads, must be known in advance. Furthermore, high accuracy is required for sufficient accuracy. Therefore, the calculation can not or only to a limited extent (for example, based on an estimated route and with low accuracy) during a trip in the vehicle. The actual distance traveled does not always have to correspond to the route underlying the calculation, which may require adjustments to the previously calculated distribution. Such methods are not always robust, since changing efficiencies can not be taken into account during operation. Furthermore, certain component constraints may be used in the calculation of the optimal power split, such as. B. predetermined gradients are not taken into account.

Echtzeitfähige, optimierungsbasierte Verfahren erfordern einen rechenintensiven Optimierungsalgorithmus und damit eine entsprechend hohe Rechenleistung. Die Wirkungsgradkennfelder der Leistungs-/Drehmomentquellen müssen außerdem zur Anwendung dieser Verfahren im Fahrzeugsteuergerät abgelegt werden, was große Datenmengen und einen hohen Applizierungsaufwand mit sich bringen kann. Ferner sind derartige optimierungsbasierte Verfahren nicht immer ausreichend robust, da ein Verhalten im Vorhinein nicht absehbar ist. Derartige Verfahren können damit ein für den Fahrer nicht nachvollziehbares Regelverhalten bzw. Fahrverhalten erzeugen. Real-time-capable, optimization-based methods require a computation-intensive optimization algorithm and thus a correspondingly high computing power. The efficiency maps of the power / torque sources must also be stored for application of these methods in the vehicle control unit, which can bring with it large amounts of data and a high application costs. Furthermore, such optimization-based methods are not always sufficiently robust, because a behavior in advance is not is foreseeable. Such methods can thus generate a control behavior or driving behavior that is not comprehensible to the driver.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zwei Energiequellen in einem Hybridfahrzeug derart anzusteuern und/oder zu betreiben, dass ein Energieverbrauch minimiert wird, während ein vom Fahrer gewünschtes Solldrehmoment und/oder eine Sollleistung innerhalb des Antriebsstrangs des Hybridfahrzeuges bereitgestellt ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuergerät bereitzustellen, das ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen oder zu steuern. An object of the present invention is to drive and / or operate two sources of energy in a hybrid vehicle such that power consumption is minimized while providing a driver desired desired torque and / or power within the powertrain of the hybrid vehicle. A further object of the present invention is to provide a control unit which is designed to execute or control a method according to the invention.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Primärenergiequelle während einer Fahrt eines Hybridfahrzeuges zur Abgabe von Energie an einen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges und einer Sekundärenergiequelle zur Aufnahme von Energie von dem Antriebsstrang oder zur Abgabe von Energie an den Antriebsstrang bereitgestellt. Dabei weist das Verfahren auf:
Empfangen eines Signals, welches für eine Sollantriebsleistung des Hybridfahrzeuges indikativ ist;
Abrufen eines der Sollantriebsleistung zugeordneten ersten Wertes einer Leistungsaufnahme der Sekundärenergiequelle von dem Antriebsstrang, bei welchem ersten Wert ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle und der Sekundärenergiequelle bei Erzeugen der Sollantriebsleistung an dem Antriebsstrang mittels der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle Energie aufnimmt, theoretisch minimiert wird;
Abrufen eines der Sollantriebsleistung zugeordneten zweiten Wertes einer Leistungsabgabe der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang, bei welchem zweiten Wert ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle und der Sekundärenergiequelle beim Erzeugen der Sollantriebsleistung an dem Antriebsstrang mittels der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle Energie abgibt, theoretisch minimiert wird;
Auswählen aus dem ersten Wert und dem zweiten Wert, um einen ausgewählten Wert zu erhalten;
Aufnehmen oder Abgeben einer zweiten Leistung der Sekundärenergiequelle von dem bzw. an den Antriebsstrang, welche dem ausgewählten Wert entspricht;
Abgeben einer ersten Leistung der Primärenergiequelle an den Antriebsstrang, sodass die Summe aus der ersten Leistung und der zweiten Leistung die Sollantriebsleistung ergibt.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of operating a primary energy source while driving a hybrid vehicle to deliver energy to a powertrain of the hybrid vehicle and a secondary energy source for receiving power from the powertrain or for delivering energy to the powertrain. The method has:
Receiving a signal indicative of a desired drive power of the hybrid vehicle;
Retrieving, at the first value, a power consumption of the primary power source and the secondary power source when generating the target drive power at the powertrain using the primary power source and / or the secondary power source, with the indication that the secondary power source receives power , theoretically minimized;
Retrieving a second power output value of the secondary power source associated with the target powertrain to the driveline, at which second power consumption of the primary power source and the secondary power source generating the target powertrain power via the primary power source and / or the secondary power source, with the secondary energy source providing power , theoretically minimized;
Selecting from the first value and the second value to obtain a selected value;
Receiving or delivering a second power of the secondary power source from or to the powertrain corresponding to the selected value;
Delivering a primary power source first power to the powertrain such that the sum of the first power and the second power provides the desired drive power.

Während der Fahrt kann sich das Hybridfahrzeug mit einer Geschwindigkeit größer als 0 relativ zu einer Fahrbahn bewegen. Während der Fahrt kann der Fahrer eine bestimmte Sollantriebsleistung z. B. durch Betätigen des Fahrpedals definieren oder vorgeben. Der Sollantriebsleistung kann ein Sollantriebsdrehmoment zugeordnet sein oder werden. Die Sollantriebsleistung kann diejenige Leistung repräsentieren, die von beiden Leistungsquellen in Summe bedient werden muss. Diese kann sich zusammensetzen aus der Fahrleistungsanforderung, dem Leistungsbedarf der Nebenaggregate sowie Verlusten im Antriebsstrang. Das Signal kann z. B. ein elektrisches und/oder optisches Signal und/oder Funksignal umfassen. Der erste Wert der Leistungsaufnahme und/oder der zweite Wert einer Leistungsabgabe kann dabei aus einem Speicher eines Steuergeräts abgerufen werden. During the journey, the hybrid vehicle can move at a speed greater than 0 relative to a roadway. While driving, the driver can set a certain target drive power z. B. define or specify by pressing the accelerator pedal. The target drive power may or may not be associated with a desired drive torque. The target drive power may represent the power that must be served by both power sources in total. This can be made up of the driving performance requirement, the power requirement of the auxiliary units and losses in the drive train. The signal can z. B. include an electrical and / or optical signal and / or radio signal. The first value of the power consumption and / or the second value of a power output can be retrieved from a memory of a control unit.

Die Primärenergiequelle ist jedenfalls zur Abgabe von Energie an einen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges ausgebildet, etwa zur Abgabe von mechanischer oder elektrischer Energie an den Antriebsstrang. Die Primärenergiequelle muss dabei nicht unbedingt zur Aufnahme von Energie von dem Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges ausgebildet sein. In anderen Ausführungsformen kann die Primärenergiequelle aber auch zur Aufnahme von Energie von dem Antriebsstrang ausgebildet sein. Sowohl die Primärenergiequelle als auch die Sekundärenergiequelle können jeweils Energie an den Antriebsstrang abgeben oder die Primärenergiequelle kann Energie an den Antriebsstrang abgeben und die Sekundärenergiequelle kann Energie von dem Antriebsstrang (die von der Primärenergiequelle an den Antriebsstrang abgegeben sein kann) aufnehmen. In any case, the primary energy source is designed for the delivery of energy to a drive train of the hybrid vehicle, for example for the delivery of mechanical or electrical energy to the drive train. The primary energy source does not necessarily have to be designed to absorb energy from the drive train of the hybrid vehicle. However, in other embodiments, the primary energy source may also be configured to receive energy from the powertrain. Both the primary energy source and the secondary energy source may deliver energy to the powertrain, or the primary energy source may deliver energy to the powertrain, and the secondary energy source may receive energy from the powertrain (which may be delivered from the primary energy source to the powertrain).

In dem Verfahren werden der Fall, dass die Sekundärenergiequelle Energie und/oder Leistung von dem Antriebsstrang aufnimmt, und der Fall, dass die Sekundärenergiequelle Energie und/oder Leistung an den Antriebsstrang abgibt, betrachtet, um einen ersten Wert einer Leistungsaufnahme bzw. einen zweiten Wert einer Leistungsabgabe abzurufen. Der erste Wert der Leistungsaufnahme und der zweite Wert der Leistungsabgabe sind dabei jeweils der Sollantriebsleistung zugeordnet, das heißt insbesondere von der Sollantriebsleistung abhängig. Die beiden Fälle werden separat betrachtet, da eine Leistungsaufnahme der Sekundärenergiequelle von dem Antriebsstrang ein anderer Betriebsmodus ist als die Leistungsabgabe der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang und daher eine Berücksichtigung unterschiedlicher Parameter wie etwa Wirkungsgrade erfordert, welche eine Auswirkung auf den Energieverbrauch haben. In the method, the case that the secondary energy source receives power and / or power from the powertrain, and the case that the secondary energy source supplies power and / or power to the powertrain are considered to be a first value of power consumption and a second value, respectively to retrieve a power output. The first value of the power consumption and the second value of the power output are in each case assigned to the desired drive power, that is to say in particular dependent on the desired drive power. The two cases are considered separately since a power input of the secondary power source from the powertrain is a different mode of operation than the power output of the secondary power source to the powertrain and therefore requires consideration of different parameters such as efficiencies which have an impact on energy consumption.

Das Auswählen des ersten Wertes oder des zweiten Wertes kann aufgrund verschiedener Kriterien erfolgen:
Beispielsweise kann die Auswahl des ersten Wertes oder des zweiten Wertes abhängig von den jeweiligen Werten zugeordneten Gesamtenergieverbrauchswerten und/oder Einsparungswertenerfolgen.
The selection of the first value or the second value may be based on various criteria:
For example, the selection of the first value or the second value may be dependent on the total energy consumption values and / or the savings values assigned to the respective values.

Ferner kann die Auswahl unter Berücksichtigung verschiedener Nebenbedingungen durchgeführt werden, beispielsweise eine minimale Energieabgabe oder -aufnahme seitens der Sekundärenergiequelle oder eine minimale oder maximale Energieabgabe von der Primärenergiequelle an den Antriebsstrang, die aus unterschiedlichen Gründen wie zur Steuerung des Ladezustands gewünscht sein können. Entsprechend dem ausgewählten Wert wird sodann die dem ausgewählten Wert entsprechende zweite Leistung der Sekundärquelle von dem Antriebsstrang aufgenommen bzw. an diesen abgegeben. Die Leistungen werden vorzeichenbehaftet betrachtet, d.h. Leistungsaufnahme und -abgabe werden durch unterschiedliche Vorzeichen repräsentiert. Further, the selection may be made in consideration of various constraints such as a minimum energy output from the secondary power source, or a minimum or maximum energy output from the primary power source to the powertrain, which may be desired for a variety of reasons such as to control the state of charge. In accordance with the selected value, the second power of the secondary source, which corresponds to the selected value, is then taken up by the drive train or delivered thereto. The services are considered signed, i. Power consumption and delivery are represented by different signs.

An den Antriebsstrang wird die Summe aus der ersten und der zweiten Leistung abgegeben. Ist somit die zweite Leistung negativ, so wird an den Antriebsstrang weniger als die erste Leistung abgegeben. Ist die zweite Leistung positiv, so wird an den Antriebsstrang mehr als die erste Leistung abgegeben. Ist die zweite Leistung negativ, so wird die Sekundärenergiequelle geladen. Zu einem späteren Zeitpunkt kann die in die Sekundärenergiequelle geladene Energie wieder entladen werden und an den Antriebsstrang abgegeben werden. The sum of the first and second power is delivered to the powertrain. Thus, if the second power is negative, less than the first power is delivered to the powertrain. If the second power is positive, more than the first power is delivered to the powertrain. If the second power is negative, the secondary power source is charged. At a later time, the energy charged to the secondary energy source may be discharged again and delivered to the powertrain.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unterschiedliche Wirkungsgradcharakteristika der Leistungs- und Drehmomentquellen und/oder Energiequellen (das heißt der Primärenergiequelle und der Sekundärenergiequelle) zur Senkung des Primärenergieverbrauchs durch eine geeignete Leistungs- und/oder Drehmoment- und/oder Energieaufteilung erreicht. Dabei kann ein geeignetes Energiemanagement aus jeweiligen Wirkungsgradcharakteristika abgeleitet werden. According to embodiments of the present invention, different efficiency characteristics of the power and torque sources and / or energy sources (ie, the primary energy source and the secondary energy source) for reducing primary energy consumption are achieved through appropriate power and / or torque and / or energy sharing. In this case, a suitable energy management can be derived from respective efficiency characteristics.

Der erste Wert (der Leistungsaufnahme der Sekundärenergiequelle von dem Antriebsstrang) kann eine erste Extremstelle (z.B. Stelle an dem ein Maximum oder Minimum angenommen wird) einer Leistungsaufnahmefunktion sein, welche von den Wirkungsgraden der Primär- und der Sekundärenergiequelle, sowie zumindest von der Sollantriebsleistung abhängt, wobei die erste Extremstelle vor der Fahrt berechnet und insbesondere in einem Speicher gespeichert werden kann. Die Extremstelle könnte auch während der Fahrt berechnet werden. The first value (the power input of the secondary energy source from the powertrain) may be a first extreme position (eg, where maximum or minimum is assumed) of a power receiving function, which depends on the efficiencies of the primary and secondary energy sources, and at least on the desired drive power. wherein the first extreme position can be calculated before the journey and in particular stored in a memory. The extreme position could also be calculated while driving.

Der zweite Wert (der Leistungsabgabe der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang) kann eine zweite Extremstelle einer Leistungsabgabefunktion sein, welche von den Wirkungsgraden der Primärenergiequelle und der Sekundärenergiequelle, sowie zumindest von der Sollantriebsleistung abhängt, wobei die zweite Extremstelle vor der Fahrt berechnet wurde und insbesondere gespeichert wurde. The second value (the power output of the secondary power source to the powertrain) may be a second extreme point of a power output function, which depends on the efficiencies of the primary energy source and the secondary energy source, as well as at least on the target drive power, the second extreme position was calculated before the trip and has been stored in particular ,

Eine aufwändige Optimierungsberechnung kann somit „offline“ durchgeführt worden sein, um ein (Motor)Steuergerät des Hybridfahrzeugs während der Fahrt zu entlasten. Das Motorsteuergerät braucht lediglich z. B., bei gegebener Sollantriebsleistung, den ersten Wert bzw. den zweiten Wert aus dem Speicher abzurufen, ohne weitere Optimierungsberechnungen durchführen zu müssen. Damit kann das Motorsteuergerät kleiner als herkömmlich erforderlich dimensioniert werden. A complex optimization calculation can thus have been carried out "offline" in order to relieve a (engine) control unit of the hybrid vehicle while driving. The engine control unit only needs z. For example, for a given target drive power, retrieve the first value or the second value from memory without having to perform further optimization calculations. Thus, the engine control unit can be dimensioned smaller than conventionally required.

Die erste Extremstelle der Leistungsaufnahmefunktion ist dabei als eine Stelle zu verstehen, bei der die Leistungsaufnahmefunktion ein Extremum annimmt. Das Extremum kann z. B. ein Maximum (oder auch ein Minimum) sein. Wird der erste Wert in die Leistungsaufnahmefunktion eingesetzt, so nimmt die Leistungsaufnahmefunktion das Extremum, z. B. ein Maximum, an. Werden Werte um die erste Extremstelle herum in die Leistungsaufnahmefunktion eingesetzt, so ergibt die Leistungsaufnahmefunktion Werte, welche kleiner sind als das Maximum, welches bei der ersten Extremstelle angenommen wird. Umgekehrte Aussagen gelten, falls die Leistungsaufnahmefunktion bei der ersten Extremstelle ein Minimum annimmt. The first extreme point of the power consumption function is to be understood as a point at which the power consumption function assumes an extreme. The extremum can z. B. be a maximum (or a minimum). If the first value is used in the power consumption function, the power consumption function takes the extremum, e.g. As a maximum, on. When values around the first extreme are used in the power consumption function, the power consumption function gives values smaller than the maximum assumed at the first extremity. Inverse statements apply if the power consumption function at the first extreme position assumes a minimum.

Die Leistungsaufnahmefunktion und die Leistungsabgabefunktion können z. B. an einem Prüfstand bestimmt worden sein, wobei eine Simulation oder eine Vielzahl von Messkurven aufgenommen worden sind. Z. B. können bei einer Vielzahl von Betriebspunkten, welche z. B. durch eine Leistung und/oder Drehmoment und eine Drehzahl definiert sind, am Prüfstand Wirkungsgrade bestimmt worden sein, mit deren Hilfe die Leistungsaufnahmefunktion und/oder die Leistungsabgabefunktion berechnet bzw. bestimmt wurden. The power consumption function and the power output function may, for. B. have been determined on a test bench, wherein a simulation or a plurality of waveforms have been recorded. For example, at a plurality of operating points, which z. B. are defined by a power and / or torque and a speed, efficiencies have been determined on the test bench, with the help of the power consumption function and / or the power output function were calculated or determined.

Ein Wirkungsgrad kann dabei als ein Quotient aus einer (effektive nutzbaren) Leistung und der Summe aus Leistung und einer Verlustleistung definiert werden. Der Wirkungsgrad einer Verbrennungskraftmaschine kann z. B. als der Quotient einer an dem Antriebsstrang anliegenden Leistung und/oder Drehmoment und der Summe der chemischen Leistung des Kraftstoffes (unter Berücksichtigung der Verbrennungsenthalpie und eines Massenstroms) und einer Wärmedissipation-Leistung bestimmt werden. Andere Definitionen sind möglich. Allgemein kann der Wirkungsgrad als ein Quotient aus der tatsächlich nach außen bereitgestellten Leistung und der der entsprechenden Energiequelle zugeführten Leistung definiert werden. Andere Definitionen sind möglich. An efficiency can be defined as a quotient of a (effective usable) power and the sum of power and a power loss. The efficiency of an internal combustion engine can z. Example, as the quotient of a voltage applied to the drive train power and / or torque and the sum of the chemical performance of the fuel (taking into account the combustion enthalpy and a mass flow) and a heat dissipation performance can be determined. Other definitions are possible. In general, the efficiency may be defined as a quotient of the power actually provided to the outside and the power supplied to the corresponding power source. Other definitions are possible.

Die erste Extremstelle oder die zweite Extremstelle können von einem ersten Extremwert, der von der Leistungsaufnahmefunktion bei der ersten Extremstelle angenommen wird, und/oder von einem zweiten Extremwert, der von der Leistungsabgabefunktion bei der zweiten Extremstelle angenommen wird, abhängig ausgewählt werden. Der erste Extremwert ist der Wert, welcher von der Leistungsaufnahmefunktion angenommen wird, wenn die erste Extremstelle in die Leistungsaufnahmefunktion eingesetzt wird. Der zweite Extremwert ist der Wert der Leistungsabgabefunktion, welcher von der Leistungsabgabefunktion bei Einsetzen der zweiten Extremstelle angenommen wird. The first extremity or the second extremity may be selected depending on a first extreme value assumed by the power receiving function at the first extremity and / or a second extremum adopted by the power output function at the second extremity. The first extreme value is the value assumed by the power consumption function when the first extreme point is inserted into the power consumption function. The second extreme value is the value of the power output function assumed by the power output function at the onset of the second extreme.

Die Leistungsaufnahmefunktion kann z. B. die Verringerung der Gesamtverluste durch Leistungsaufnahme der Sekundärquelle repräsentieren. Die Leistungsabgabefunktion kann z. B. die Verringerung der Gesamtverluste durch Leistungsabgabe der Sekundärquelle an den Antriebsstrang repräsentieren. Ziel kann es sein, die Verringerung der Gesamtverluste bei Energieaufnahme (der Sekundärenergiequelle von dem Antriebsstrang) zu maximieren und die Verringerung der Gesamtverluste bei Energieabgabe (der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang) zu maximieren. Die erste Extremstelle oder die zweite Extremstelle kann daher ausgewählt werden, um die Verringerung der Gesamtverluste zu maximieren. Andere Auswahlkriterien können hinzukommen. The power consumption function may, for. B. represent the reduction of total losses by power consumption of the secondary source. The power delivery function may, for. B. represent the reduction of total losses by power output of the secondary source to the drive train. The objective may be to maximize the reduction in overall energy loss (the secondary energy source from the powertrain) and to maximize the reduction in total energy loss losses (the secondary energy source to the powertrain). The first extremity or second extremity can therefore be selected to maximize the reduction in overall losses. Other selection criteria may be added.

Alternativ oder in Kombination kann die erste oder die zweite Extremstelle abhängig von einem Energieinhalt der Sekundärenergiequelle und/oder abhängig von einem Fahrerwunsch ausgewählt werden. Es kann z. B. gewünscht sein, den Energieinhalt der Sekundärenergiequelle in einem bestimmten Bereich während der Fahrt des Hybridfahrzeuges zu halten. Dies kann auch in Abhängigkeit einer voraussichtlichen Fahrtroute und/oder einer voraussichtlichen Fahrtstrecke und/oder Fahrtzeit bestimmt sein. Alternatively or in combination, the first or the second extreme position can be selected depending on an energy content of the secondary energy source and / or depending on a driver's request. It can, for. For example, it may be desirable to maintain the energy content of the secondary energy source in a particular range during travel of the hybrid vehicle. This can also be determined as a function of an anticipated travel route and / or an anticipated travel route and / or travel time.

Wenn z. B. noch eine erhebliche Strecke der Fahrt zurückzulegen ist, kann es wünschenswert sein, den Energieinhalt der Sekundärenergiequelle nicht zu stark abfallen zu lassen. Wenn andererseits ein Fahrziel bald erreicht ist, an dem eine Auflademöglichkeit zur Verfügung steht, kann der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle stärker reduziert werden. Damit kann ein zuverlässiger Betrieb des Hybridfahrzeuges gewährleistet werden und gleichzeitig können Randbedingungen erfüllt werden. If z. B. is still a considerable distance to cover the journey, it may be desirable not to let the energy content of the secondary energy source to drop too much. On the other hand, when a destination is reached soon at which a charging facility is available, the energy content of the secondary power source can be more reduced. In order for a reliable operation of the hybrid vehicle can be guaranteed while boundary conditions can be met.

Die erste Extremstelle kann ausgewählt werden, falls der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle unterhalb einer unteren Energieinhaltsschwelle liegt. Wenn der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle unterhalb der unteren Energieinhaltsschwelle liegt, so kann es vorteilhaft sein, die Sekundärenergiequelle wieder aufzuladen, was bei Auswahl des ersten Wertes der Leistungsaufnahme der Sekundärenergiequelle von dem Antriebsstrang und Aufnehmen der zweiten Leistung der Sekundärenergiequelle von dem Antriebsstrang erreicht ist. The first extremity can be selected if the energy content of the secondary energy source is below a lower energy content threshold. When the energy content of the secondary energy source is below the lower energy content threshold, it may be advantageous to recharge the secondary energy source, which is achieved by selecting the first value of the power input of the secondary energy source from the powertrain and receiving the second power of the secondary energy source from the powertrain.

Die zweite Extremstelle kann ausgewählt werden, falls der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle oberhalb einer oberen Energieinhaltsschwelle ist. Falls der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle oberhalb der oberen Energieinhaltsschwelle ist, kann es vorteilhaft sein, die Sekundärenergiequelle zu entladen, was durch Auswahl des zweiten Wertes der Leistungsabgabe der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang und durch Abgeben der zweiten Leistung der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang erreicht ist. Damit kann der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle in einem gewünschten und/oder geforderten Bereich gehalten werden, um einen sicheren, zuverlässigeren Betrieb der Sekundärenergiequelle zu gewährleisten. The second extremity can be selected if the energy content of the secondary energy source is above an upper energy content threshold. If the energy content of the secondary energy source is above the upper energy content threshold, it may be advantageous to discharge the secondary energy source, which is achieved by selecting the second value of the secondary energy source power output to the powertrain and outputting the second secondary energy source power to the powertrain. Thus, the energy content of the secondary energy source can be maintained in a desired and / or required range to ensure safe, more reliable operation of the secondary energy source.

Eine Mehrzahl von ersten Werten für verschiedene Sollantriebsleistungen kann als eine Ladekennlinie der Sekundärenergiequelle gespeichert sein. Aus dieser Ladekennlinie kann der erste Wert abgerufen werden. Ferner kann eine Mehrzahl von zweiten Werten für verschiedene Sollantriebsleistungen als Entladekennlinie der Sekundärenergiequelle gespeichert sein. Aus dieser Entladekennlinie kann der zweite Wert abgerufen werden. Damit ist ein Abrufen des ersten und/oder des zweiten Wertes vereinfacht. A plurality of first values for different target driving powers may be stored as a charging characteristic of the secondary power source. From this charging characteristic, the first value can be called up. Further, a plurality of second values for different target drive powers may be stored as a discharge characteristic of the secondary power source. From this discharge characteristic the second value can be called up. This simplifies retrieval of the first and / or second value.

Die Ladekennlinie und/oder die Entladekennlinie können z. B. durch geeignete elektronische Datenstrukturen repräsentiert sein. Gemäß einer Vorgabe des Energieinhalts der Sekundärenergiequelle kann entweder der Wert der Ladekennlinie oder der Wert der Entladekennlinie ausgewählt werden. Andere Auswahlkriterien können hinzukommen, wie oben ausgeführt ist. Damit kann das Verfahren in einfacher Weise z. B. als Programm für eine Datenverarbeitungsanlage in einem (Motor)Steuergerät implementiert werden. The charging characteristic and / or the discharge characteristic can, for. B. be represented by suitable electronic data structures. According to a specification of the energy content of the secondary energy source, either the value of the charging characteristic or the value of the discharge characteristic can be selected. Other Selection criteria may be added, as stated above. Thus, the process in a simple manner z. B. be implemented as a program for a data processing system in a (engine) control unit.

Das Verfahren kann ferner aufweisen, ein Anpassen der Ladekennlinie und/oder der Entladekennlinie in Abhängigkeit von während der Fahrt bestimmten Wirkungsgraden der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle und ein Speichern der angepassten Ladekennlinie und/oder der angepassten Entladekennlinie. Ferner kann das Verfahren aufweisen, Abrufen der entsprechenden Extremstellen aus der angepassten Ladekennlinie und/oder aus der angepassten Entladekennlinie. Damit können sich ändernde Wirkungsgrade während der Fahrt berücksichtigt werden. Die Wirkungsgrade können z. B. durch Erfassen von tatsächlich an den Antriebsstrang abgegebener Leistung im Vergleich zu einer Referenzleistung bestimmt werden, welche z. B. in aufwändigen Messungen an einem Motorprüfstand ermittelt worden sind. Andere Verfahren sind möglich. The method may further comprise adjusting the charging characteristic and / or the discharging characteristic in dependence on driving efficiencies of the primary energy source and / or the secondary energy source and storing the adapted charging characteristic and / or the adapted discharge characteristic. Furthermore, the method may include retrieving the corresponding extreme positions from the adapted charging characteristic and / or from the adapted discharge characteristic. Thus, changing efficiencies can be considered while driving. The efficiencies can z. B. determined by detecting actually delivered to the drive train power compared to a reference power, which z. B. have been determined in complex measurements on a motor test bench. Other methods are possible.

Die Primärenergiequelle kann mechanische, elektrische oder eine Kombination von mechanischer und elektrischer Energie bereitstellen. Die Sekundärenergiequelle kann mechanische, elektrische oder eine Kombination von elektrischer und mechanischer Energie bereitstellen. The primary energy source may provide mechanical, electrical, or a combination of mechanical and electrical energy. The secondary energy source may provide mechanical, electrical, or a combination of electrical and mechanical energy.

Die Primärenergiequelle kann eines der folgenden umfassen:
eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstofftank;
eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstofftank und Generator;
eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftank;
eine Redox-Flow-Batterie.
The primary energy source may include one of the following:
an internal combustion engine with fuel tank;
an internal combustion engine with fuel tank and generator;
a fuel cell with hydrogen tank;
a redox flow battery.

Die Sekundärenergiequelle kann eines der folgenden umfassen:
einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher;
einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher und eine E-Maschine;
ein Schwungrad;
ein Schwungrad und eine E-Maschine;
einen Druckluftspeicher;
einen Druckluftspeicher und einen pneumatischen Motor;
einen Hydromotor und einen Hydrospeicher,
The secondary energy source may include one of the following:
a rechargeable electric energy storage;
a rechargeable electric energy storage and an electric machine;
a flywheel;
a flywheel and an electric machine;
a compressed air reservoir;
a compressed air reservoir and a pneumatic motor;
a hydraulic motor and a hydraulic accumulator,

Damit können verschiedene Primär- und/oder Sekundärenergiequellen unterstützt werden. Falls die Primärenergiequelle eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstofftank umfasst, kann der erste Wert und der zweite Wert ferner in Abhängigkeit einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine abgerufen werden. Ein Arbeitspunkt der Verbrennungskraftmaschine kann z. B. in Abhängigkeit sowohl eines Drehmoments und/oder Leistung als auch der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine definiert werden. Thus, different primary and / or secondary energy sources can be supported. If the primary energy source comprises an internal combustion engine with a fuel tank, the first value and the second value can also be called up as a function of a rotational speed of the internal combustion engine. An operating point of the internal combustion engine can, for. B. depending on both a torque and / or power and the speed of the internal combustion engine can be defined.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät bereitgestellt, welches ausgebildet ist, ein Verfahren zum Betreiben von mehreren Energiequellen eines Hybridfahrzeugs, wie es oben in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben ist, auszuführen oder zu steuern. According to another aspect of the present invention, there is provided a controller configured to execute or control a method of operating a plurality of power sources of a hybrid vehicle as described above in various embodiments.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The invention is not limited to the illustrated or described embodiments.

1 zeigt schematisch einen Teil eines Hybridfahrzeuges mit einem Steuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ausgebildet ist, ein Verfahren zum Betreiben verschiedener Energiequellen des Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen; 1 schematically shows a part of a hybrid vehicle with a control device according to an embodiment of the present invention, which is configured to perform a method for operating various power sources of the hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention;

2 illustriert schematisch ein Verfahren zum Betreiben einer Primärenergiequelle und einer Sekundärenergiequelle eines Hybridfahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 schematically illustrates a method of operating a primary power source and a secondary power source of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention;

3 illustriert schematisch eine Ausführungsform eines Teils eines Hybridfahrzeuges mit einem Steuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 schematically illustrates an embodiment of a portion of a hybrid vehicle having a controller according to an embodiment of the present invention;

4 illustriert Graphen mit Wirkungsgraden, welche gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung berücksichtigt werden; 4 Figure 4 illustrates graphs with efficiencies considered in accordance with embodiments of the present invention;

5 illustriert Kennlinien, welche gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermittelt und gespeichert werden; und 5 illustrates characteristics that are determined and stored in accordance with embodiments of the present invention; and

6 illustriert einen Ladezustand und/oder einen Energieinhalt einer Sekundärenergiequelle, welcher gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung berücksichtigt wird. 6 illustrates a state of charge and / or an energy content of a secondary energy source, which is taken into account according to embodiments of the present invention.

1 illustriert schematisch einen Teil 1 eines Hybridfahrzeuges mit einer Primärenergiequelle 3, einer Sekundärenergiequelle 5, einem (Motor)Steuergerät 7, einer elektrischen und/oder mechanischen Verbindung 9 zwischen der Primärenergiequelle 3 und der Sekundärenergiequelle 5 und einem Antriebsstrang und/oder Antriebsrad (und/oder einer Last) 11, wobei das Steuergerät 7 ausgebildet ist, ein Verfahren zum Betreiben der Primärenergiequelle 3 und der Sekundärenergiequelle 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. 1 schematically illustrates a part 1 a hybrid vehicle with a primary energy source 3 , a secondary energy source 5 , a (engine) control unit 7 , an electrical and / or mechanical connection 9 between the primary energy source 3 and the secondary energy source 5 and a drive train and / or drive wheel (and / or a load) 11 , where the control unit 7 is formed, a method for operating the primary energy source 3 and the secondary energy source 5 is formed according to an embodiment of the present invention.

Die Primärenergiequelle 3 ist, symbolisiert durch den Pfeil 13 zur Abgabe von Energie an die elektrische und/oder mechanische Verbindung 9 ausgebildet und somit an den Antriebstrang 11 ausgebildet. Die Sekundärenergiequelle 5 ist sowohl zur Aufnahme von Energie von der elektrischen und/oder mechanischen Verbindung 9 (und somit von dem Antriebstrang 11) als auch zur Abgabe von Energie an die elektrische und/oder mechanische Verbindung 9 und somit an den Antriebsstrang 9 ausgebildet, wie durch den Doppelpfeil 15 symbolisiert ist. Die Energieaufnahme und/oder Energieabgabe 13, 15 kann dabei z. B. Abgabe von mechanischer und/oder elektrischer Energie umfassen. The primary energy source 3 is symbolized by the arrow 13 for the delivery of energy to the electrical and / or mechanical connection 9 trained and thus to the drive train 11 educated. The secondary energy source 5 is both for absorbing energy from the electrical and / or mechanical connection 9 (and thus of the powertrain 11 ) as well as for the delivery of energy to the electrical and / or mechanical connection 9 and thus to the drive train 9 trained, as by the double arrow 15 is symbolized. The energy intake and / or energy release 13 . 15 can be z. B. delivery of mechanical and / or electrical energy.

Das Hybridfahrzeug, wovon ein Teil 1 in 1 schematisch illustriert ist, umfasst (mindestens) zwei Energiequellen, bestehend aus der Primärenergiequelle 3 mit unidirektionalem Energiefluss (PPU) und bestehend ferner aus der Sekundärenergiequelle 5 mit bidirektionalem Energiefluss (RPU), wobei prinzipiell jede als alleinige Energiequelle zum Fahrzeugantrieb genutzt werden kann. Die Energiequellen 3, 5 können sowohl elektrische Leistung (wie beispielsweise Batterien, Brennstoffzelle oder Verbrennungsmotor mit Generator) oder mechanische Leistung (wie beispielsweise Verbrennungsmotor, E-Maschine, Hydrostate oder Schwungradspeicher) bereitstellen. The hybrid vehicle, part of which 1 in 1 is schematically illustrated, comprises (at least) two energy sources, consisting of the primary energy source 3 with unidirectional energy flow (PPU) and also consisting of the secondary energy source 5 with bidirectional energy flow (RPU), where in principle any can be used as the sole source of energy for vehicle propulsion. The energy sources 3 . 5 may provide both electrical power (such as batteries, fuel cell or internal combustion engine with generator) or mechanical power (such as internal combustion engine, electric motor, hydrostats or flywheel storage).

Der Energieverbrauch der Primärenergiequelle 3 (PPU) stellt den Primärenergieverbrauch dar, den es durch eine geeignete Energiemanagementstrategie (EMS) zu minimieren gilt. Der Ladezustand (SOC) der Sekundärenergiequelle 5 (RPU) sollte sich dabei innerhalb definierter Grenzen bewegen und sollte je nach Anwendungsfall um einen konstanten Mittelwert schwanken (was insbesondere für den Vollhybriden gelten kann) oder zum Ende der Fahrt gegen einen Minimalwert streben (Plug-In-Hybrid), um so möglichst die gesamte, verfügbare Sekundärenergie nutzen zu können. Die Sekundärenergie wird während der Fahrt genutzt, um beide Quellen so zu betreiben, dass die maximale Effizienz des Gesamtsystems erreicht wird. The energy consumption of the primary energy source 3 (PPU) represents the primary energy consumption that needs to be minimized by an appropriate energy management strategy (EMS). The state of charge (SOC) of the secondary energy source 5 (RPU) should be within defined limits and should vary depending on the application by a constant average (which may apply in particular to the full hybrid) or end of the journey against a minimum value strive (plug-in hybrid), so as possible the to be able to use all available secondary energy. The secondary energy is used while driving to operate both sources in such a way that the maximum efficiency of the entire system is achieved.

Die Primärenergiequelle 3 kann z. B. eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstofftank umfassen. Die Sekundärenergiequelle 5 kann z. B. einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher und/oder eine Elektromaschine umfassen. Die Primärenergiequelle kann ferner z. B. einen Generator umfassen, der über eine mechanische Verbindung mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist, um angetrieben von der Verbrennungskraftmaschine, elektrische Energie zu erzeugen, die wiederum zum Betreiben der Sekundärenergiequelle 5 (z.B. Aufladen eines Energiespeichers und/oder Betreiben einer Elektromaschine) verwendet werden kann. The primary energy source 3 can z. B. include an internal combustion engine with fuel tank. The secondary energy source 5 can z. B. include a rechargeable electric energy storage and / or an electric machine. The primary energy source can also z. Example, comprise a generator which is coupled via a mechanical connection to the internal combustion engine to generate powered by the internal combustion engine, electrical energy, in turn, to operate the secondary energy source 5 (eg charging an energy storage and / or operating an electric machine) can be used.

Das Steuergerät 7 übermittelt Steuersignale 17 an die Primärenergiequelle 3 und übermittelt Steuersignale 19 an die Sekundärenergiequelle 5. Die Steuersignale 17, 19 definieren insbesondere eine erste Leistung, welche die Primärenergiequelle 3 an die Verbindung 9 abzugeben hat. Ferner steuert das Steuersignal 19 die Sekundärenergiequelle 5 derart, dass die Sekundärenergiequelle 5 entweder Leistung an die Verbindung 9 (und/oder an den Antriebstrang 11) abgibt oder Leistung von der Verbindung 9 (und/oder von dem Antriebstrang 11) aufnimmt. The control unit 7 transmits control signals 17 to the primary energy source 3 and transmits control signals 19 to the secondary energy source 5 , The control signals 17 . 19 In particular, define a first power, which is the primary energy source 3 to the connection 9 has to give. Further, the control signal controls 19 the secondary energy source 5 such that the secondary energy source 5 either power to the connection 9 (and / or to the drive train 11 ) or performance of the connection 9 (and / or from the drive train 11 ).

Dazu wird von dem Steuergerät 7 ein Verfahren zum Betreiben, während der Fahrt des Hybridfahrzeuges, der Primärenergiequelle 3 zur Abgabe von Energie an den Antriebsstrang 11 des Hybridfahrzeuges und der Sekundärenergiequelle 5 zur Aufnahme von Energie von dem Antriebsstrang 11 oder zur Abgabe von Energie an den Antriebsstrang 11 durchgeführt, wie es schematisch in 2 als Verfahren 21 illustriert ist. In einem Verfahrensschritt 23 erfolgt ein Empfangen eines Signals 25, welches für eine Sollantriebsleistung des Hybridfahrzeuges indikativ ist. Z. B. kann die Sollantriebsleistung eine gewünschte Antriebsleistung repräsentieren, welche an dem Antriebsstrang und/oder Antriebsrad 11 bewirkt werden soll. This is done by the controller 7 a method of operating while driving the hybrid vehicle, the primary energy source 3 for delivering energy to the powertrain 11 the hybrid vehicle and the secondary energy source 5 to absorb energy from the powertrain 11 or for delivering energy to the powertrain 11 performed as it is schematic in 2 as a procedure 21 is illustrated. In one process step 23 a signal is received 25 which is indicative of a target drive power of the hybrid vehicle. For example, the desired drive power may represent a desired drive power applied to the powertrain and / or drive wheel 11 should be effected.

Die Leistung der Primärenergiequelle wird durch PPPU bezeichnet. Die Leistung der Sekundärenergiequelle wird durch PRPU bezeichnet und die (an dem Antriebstrang 11 angelegte) Antriebsleistung wird durch PLast bezeichnet (vgl. auch 5). The power of the primary energy source is designated by P PPU . The power of the secondary power source is denoted by P RPU and the (on the powertrain 11 applied) drive power is designated by P load (see also 5 ).

Bevor das in 2 illustrierte Verfahren 21 durchgeführt wird, wurden offline z. B. an einem Prüfstand, Wirkungsgrad- oder Verlustleistungskennfelder der Primärenergiequelle 3 und der Sekundärenergiequelle 5 ermittelt. Ferner wurden die Wirkungsgrad- oder Verlustleistungskennfelder zur Berechnung von Kennlinien (insbesondere Ladekennlinie und Entladekennlinie) verwendet, welche die optimale Leistungsaufteilung zwischen der Primärenergiequelle 3 und der Sekundärenergiequelle 5 in Abhängigkeit der Last (das heißt Sollantriebsleistung und/oder Sollantriebsdrehmoment) angeben. Before that in 2 illustrated method 21 was performed offline z. B. on a test bench, efficiency or loss performance maps of the primary energy source 3 and the secondary energy source 5 determined. Further, the efficiency or loss performance maps have been used to calculate characteristics (in particular, charge characteristics and discharge characteristics) that determine the optimal power distribution between the primary energy source 3 and the secondary energy source 5 depending on the load (ie, target drive power and / or target drive torque).

Unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle 5 Energie aufnimmt, gilt PPPU > PLast. Der erste Wert der Leistungsaufnahme kann gemäß folgender Gleichung durch Auffinden einer Maximalstelle einer Leistungsaufnahmefunktion ermittelt werden:

Figure DE102015217937A1_0002
mit

PChg:
Anteil der Leistung der PPU mit der die RPU geladen wird
PLast:
Vom Antrieb geforderte Leistung
ηPPU:
Wirkungsgrad der PPU bei PPPU = PLast
ηPPU,LS:
Wirkungsgrad der PPU bei PPPU = PLast + PChg
ηRPU:
Wirkungsgrad der RPU bei PRPU = PChg
Under the requirement that the secondary energy source 5 Absorbs energy, P PPU > P load applies. The first value of the power consumption can be determined according to the following equation by finding a maximum point of a power consumption function:
Figure DE102015217937A1_0002
With
P Chg :
Share of the performance of the PPU with which the RPU is loaded
P Last :
Power required by the drive
η PPU :
Efficiency of PPU at P PPU = P load
η PPU, LS :
Efficiency of PPU at P PPU = P load + P Chg
η RPU :
Efficiency of RPU at P RPU = P Chg

Unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle 5 Energie abgibt (Entladen der RPU), gilt PPPU < PLast. Under the requirement that the secondary energy source 5 Releases energy (discharging the RPU), P PPU <P load applies.

Der zweite Wert der Leistungsabgabe kann gemäß folgender Gleichung durch Auffinden einer Maximalstelle einer Leistungsabgabefunktion ermittelt werden:

Figure DE102015217937A1_0003

mit

PDis:
Leistung mit der die RPU entladen wird (negativ)
PLast:
Vom Antrieb geforderte Leistung
ηPPU:
Wirkungsgrad der PPU bei PPPU = PLast
ηPPU,LS,X:
Wirkungsgrad der PPU bei oder für bei PPPU = PLast + PDis oder für PPPU = 0 bei PPPU = PLast + PChg
ηRPU:
Wirkungsgrad der RPU bei PRPU = PDis
The second value of the power output can be determined according to the following equation by finding a maximum point of a power output function:
Figure DE102015217937A1_0003

With
P Dis :
Performance with which the RPU will be unloaded (negative)
P Last :
Power required by the drive
η PPU :
Efficiency of PPU at P PPU = P load
η PPU, LS, X :
PPU efficiency at or for P PPU = P Load + P Dis or for P PPU = 0 at P PPU = P Load + P Chg
η RPU :
Efficiency of RPU at P RPU = P Dis

Die oben definierten Gleichungen (1) und (2) gelten für alle Varianten der Primär- und Sekundärenergiequellen des beschriebenen Hybridfahrzeugs. The equations (1) and (2) defined above apply to all variants of the primary and secondary energy sources of the described hybrid vehicle.

In einem weiteren Schritt 27 des in 2 illustrierten Verfahrens 21 erfolgt ein Abrufen (insbesondere aus einem elektronischen Speicher 29 des Steuergeräts 7) eines der Sollantriebsleistung zugeordneten ersten Wertes (z.B. gemäß Gl. (1)) einer Leistungsaufnahme der Sekundärenergiequelle 5 von der Verbindung 9 und/oder dem Antriebsstrang 11, bei welchem ersten Wert ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle 3 und der Sekundärenergiequelle 5 bei Erzeugen der Sollantriebsleistung 25 an der Verbindung 9 und/oder dem Antriebsstrang 11 mittels der Primärenergiequelle 3 und/oder der Sekundärenergiequelle 5 unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle 5 Energie aufnimmt, theoretisch minimiert wird. In a further step 27 of in 2 illustrated method 21 a retrieval takes place (in particular from an electronic memory 29 of the control unit 7 ) of a first value associated with the target drive power (eg according to equation (1)) of a power consumption of the secondary energy source 5 from the connection 9 and / or the powertrain 11 , at which first value energy consumption of the primary energy source 3 and the secondary energy source 5 when generating the target drive power 25 at the connection 9 and / or the powertrain 11 by means of the primary energy source 3 and / or the secondary energy source 5 under the requirement that the secondary energy source 5 Energy is absorbed, theoretically minimized.

In einem weiteren Verfahrensschritt 31 wird von dem Steuergerät 7 aus dem Speicher 29 ein der Sollantriebsleistung zugeordneter zweiter Wert (z.B. gemäß Gl. (2)) einer Leistungsabgabe der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang 9, 11 abgerufen, bei welchem zweiten Wert ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle 3 und der Sekundärenergiequelle 5 bei Erzeugen der Sollantriebsleistung an dem Antriebsstrang 9, 11 mittels der Primärenergiequelle 3 und/oder der Sekundärenergiequelle 5 unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle 5 Energie abgibt, theoretisch minimiert wird. In diesem Fall gibt also nicht nur die Primärenergiequelle 3 sondern auch die Sekundärenergiequelle 5 Energie an den Antriebsstrang 9, 11 ab. In a further process step 31 is from the controller 7 from the store 29 a second value associated with the desired drive power (eg according to equation (2)) of a power output of Secondary energy source to the powertrain 9 . 11 at which second value energy consumption of the primary energy source 3 and the secondary energy source 5 upon generating the desired drive power on the drive train 9 . 11 by means of the primary energy source 3 and / or the secondary energy source 5 under the requirement that the secondary energy source 5 Gives off energy, is theoretically minimized. In this case, there is not just the primary energy source 3 but also the secondary energy source 5 Energy to the drive train 9 . 11 from.

Der erste Wert entspricht der Stelle, bei dem ein Maximum der Leistungsaufnahmefunktion angenommen wird, wie sie in Gleichung (1) definiert ist. Der zweite Wert entspricht einer zweiten Maximumstelle der Leistungsabgabefunktion, wie er in Gleichung (2) definiert ist. The first value corresponds to the point at which a maximum of the power consumption function is assumed, as defined in equation (1). The second value corresponds to a second maximum location of the power output function as defined in equation (2).

In dem weiteren Verfahrensschritt 31 wird aus dem ersten Wert und dem zweiten Wert ausgewählt, um einen ausgewählten Wert zu erhalten. In einem weiteren Verfahrensschritt 33 wird von der Sekundärenergiequelle von dem Antriebsstrang die zweite Leistung aufgenommen oder es wird die zweite Leistung von der Sekundärenergiequelle an den Antriebsstrang abgegeben, welche dem ausgewählten Wert entspricht. In the further process step 31 is selected from the first value and the second value to obtain a selected value. In a further process step 33 the second power is received by the secondary power source from the powertrain, or the second power is delivered from the secondary power source to the powertrain, which corresponds to the selected value.

Ferner wird in einem weiteren Verfahrensschritt 35 eine erste Leistung der Primärenergiequelle 3 an den Antriebsstrang 9, 11 abgegeben, so dass die Summe aus der ersten Leistung und der zweiten Leistung die Sollantriebsleistung ergibt. Furthermore, in a further method step 35 a first power of the primary energy source 3 to the drive train 9 . 11 so that the sum of the first power and the second power gives the target drive power.

Die Funktionen, welche auf der rechten Seite von Gleichungen (1) und (2) definiert sind, können als Funktionswert die Verringerung der Gesamtverlustleistung repräsentieren, welche durch das Laden der Sekundärenergiequelle 5 durch die Ladeleistung Pchg erreicht ist, bzw. die Verringerung der Gesamtverlustleistung, welche durch das Entladen der Sekundärenergiequelle 5 mit der Entladeleistung PDis erreicht ist. Für Gleichung (1) wird diejenige Ladeleistung der Sekundärenergiequelle 5 ermittelt, für die die Verringerung der Gesamtverlustleistung maximiert ist. Bei der Vorgabe einer Entladung der Sekundärenergiequelle 5 wird gemäß der Gleichung (2) diejenige Entladeleistung ermittelt, für die die Verringerung der Gesamtverlustleistung maximiert wird. Stets gilt der Zusammenhang PLast = PPPU + PRPU. The functions defined on the right side of Equations (1) and (2) may represent as a function value the reduction of the total power dissipation caused by the charging of the secondary power source 5 is achieved by the charging power P chg , or reducing the total power loss, which by discharging the secondary energy source 5 reached with the discharge power P Dis . For equation (1), the charging power of the secondary power source becomes 5 for which the reduction in total power loss is maximized. When specifying a discharge of the secondary energy source 5 According to the equation (2), the discharge power is determined for which the reduction of the total power loss is maximized. The relationship P Last = P PPU + P RPU always applies.

Vor dem Durchführen des Verfahren 21, welches schematisch in 2 illustriert ist, können eine Ladekennlinie sowie eine Entladekennlinie aus Gleichungen (1) und (2) in Abhängigkeit von der Sollantriebsleistung PLast ermittelt werden und in dem Steuergerät 7 (insbesondere als EMS-Steuergerät ausgebildet) appliziert werden. Während der Fahrt kann dann eine sinnvolle Leistungsaufteilung in Abhängigkeit der geforderten Leistung (Sollantriebsleistung) ausgewählt werden. Before performing the procedure 21 which is shown schematically in FIG 2 is illustrated, a charging characteristic and a discharge characteristic of equations (1) and (2) in dependence on the target drive power P load can be determined and in the control unit 7 (in particular designed as an EMS control unit) can be applied. During the journey, a sensible power distribution can then be selected as a function of the required power (target drive power).

Optional können die Kennlinien (das heißt Ladekennlinie und/oder Entladekennlinie) mit Hilfe der tatsächlich im Betrieb auftretenden Komponentenwirkungsgrade angepasst bzw. geändert werden. Optionally, the characteristic curves (that is to say charging characteristic and / or discharge characteristic curve) can be adapted or changed with the aid of the component efficiencies actually occurring during operation.

3 bis 6 illustrieren eine Anwendung des Verfahrens zum Betreiben verschiedener Energiequellen eines Hybridfahrzeuges, wobei in 3 ein Teil 101 des Hybridfahrzeugs dargestellt ist. Elemente, welche in Struktur und/oder Funktion gleich oder ähnlich sind, sind in den 1 und 3 mit Bezugszeichen versehen, die sich in den letzten beiden Stellen gleichen. 3 to 6 illustrate an application of the method for operating various energy sources of a hybrid vehicle, wherein 3 a part 101 of the hybrid vehicle is shown. Elements that are the same or similar in structure and / or function are described in U.S. Pat 1 and 3 provided with reference numerals which are the same in the last two places.

Der Teil 101 des in 3 dargestellten exemplarischen Hybridfahrzeugs umfasst als eine Primärenergiequelle 103 ein Brennstoffzellensystem und umfasst als eine Sekundärenergiequelle 105 eine Batterie. Der restliche Aufbau ähnelt bzw. gleicht dem Aufbau des in 1 abstrakt illustrieren Hybridfahrzeugteils 1, so dass eine Beschreibung der entsprechenden Merkmale der zu 1 bereitgestellten Beschreibung entnommen werden kann. The part 101 of in 3 illustrated exemplary hybrid vehicle includes as a primary energy source 103 a fuel cell system and includes as a secondary energy source 105 a battery. The rest of the structure is similar or similar to the structure of in 1 Abstract illustration of hybrid vehicle part 1 so that a description of the corresponding features of the 1 provided description can be taken.

4 illustriert die Graphen 37 und 39, welche z. B. auf einem Prüfstand (offline) durch Vermessung der Energiequellen 103 und 105 erhalten werden können. Der Graph 37 stellt in einem Koordinatensystem mit Abszisse 41 (Leistung des Brennstoffzellensystems 103) und Ordinate 43 (Effizienz des Brennstoffzellensystems 103) die Effizienzkurve 45 des Brennstoffzellensystems 103 dar. Mit zunehmender Leistung des Brennstoffzellensystems nimmt die Effizienz zunächst stark zu und fällt nach Erreichen eines Maximums mit größer werdenden Leistung ab. Der Graph 39 zeigt in einem Koordinatensystem mit Abszisse 47 (Ladezustand der Batterie 105) und Ordinate 49 (Leistung der Batterie 105) Isolinien 51 mit jeweils an den Isolinien 51 angegebenem Wirkungsgrad dar. Die Wirkungsgrade, welche in den Graphen 37 und 39 der 1 aufgetragen bzw. bestimmt sind, werden in den oben aufgeführten Gleichungen (1) und (2) verwendet, um Kennlinien zu erhalten, wie sie in 5 dargestellt sind. 4 illustrates the graphs 37 and 39 which z. B. on a test bench (offline) by measuring the energy sources 103 and 105 can be obtained. The graph 37 represents in a coordinate system with abscissa 41 (Performance of the fuel cell system 103 ) and ordinate 43 (Efficiency of the fuel cell system 103 ) the efficiency curve 45 of the fuel cell system 103 With increasing performance of the fuel cell system, the efficiency initially increases sharply and drops after reaching a maximum with increasing performance. The graph 39 shows in a coordinate system with abscissa 47 (State of charge of the battery 105 ) and ordinate 49 (Power of the battery 105 ) Isolines 51 with each at the isolines 51 The efficiencies shown in the graphs 37 and 39 of the 1 are used in the above equations (1) and (2) to obtain characteristics as shown in FIG 5 are shown.

5 illustriert dazu eine Ladekennlinie 53 und eine Entladekennlinie 55 in einem Koordinatensystem mit Abszisse 57 (Sollantriebsleistung PLast) und mit einer Ordinate 59 (Brennstoffzellensystemleistung). Die Brennstoffzellensystemleistung entspricht damit der Variable PPPU. Beim Laden der Batterie 105 gilt PPPU > PLast und beim Entladen der Batterie 105 gilt PPPU < PLast. Bei einem gegebenen Sollantriebsdrehmoment 61 (z. B. Pedalstellung eines Gaspedals) wird ein der Sollantriebsleistung 61 zugeordneter erster Wert 63 einer Leistungsaufnahme der Batterie 105 abgerufen. Ferner wird ein der Sollantriebsleistung 61 zugeordneter zweiter Wert 65 einer Leistungsabgabe der Batterie 105 abgerufen. 5 Illustrates to a charging characteristic 53 and a discharge characteristic 55 in a coordinate system with abscissa 57 (Target drive power P load ) and with an ordinate 59 (Fuel cell performance). The fuel cell system performance thus corresponds to the variable P PPU . When charging the battery 105 P PPU > P load and when discharging the battery 105 P PPU <P load . At a given desired drive torque 61 (eg, pedal position of an accelerator pedal) becomes one of the target drive power 61 assigned first value 63 a power consumption of the battery 105 accessed. Further, one of the target drive power becomes 61 assigned second value 65 a power output of the battery 105 accessed.

Die in 5 illustrierten Kennlinien 53, 55 zur optimalen Leistungsaufteilung können direkt analytisch aus den Wirkungsgradcharakteristika der Leistungs- und Drehmomentquellen abgeleitet werden, so dass Abhängigkeiten aufgezeigt werden können. Die verwendeten Gleichungen (1) und (2) sind für beliebige Energiequellen anwendbar. Da die Kennlinien 53, 55 im Vorfeld (das heißt vor Antritt der Fahrt) berechnet werden können und diese im Anschluss in das Steuergerät 7, 107 appliziert werden, ist im Steuergerät 7, 107 für den Betrieb nur eine geringe Berechnungsleistung erforderlich. Weiterhin ergibt sich durch die Anwendung im Vorfeld definierter Regeln eine robuste Betriebsstrategie. Eine direkte Zuordnung von Last zur Leistungsaufteilung kann ein reproduzierbares Fahrverhalten ergeben. In the 5 illustrated characteristics 53 . 55 For optimum power distribution, it is possible to directly derive analytically from the efficiency characteristics of the power and torque sources, so that dependencies can be shown. The equations (1) and (2) used are applicable to any energy source. Because the characteristics 53 . 55 in the run-up (that is before the start of the journey) can be calculated and this in the connection to the control unit 7 . 107 to be applied is in the control unit 7 . 107 only a small amount of calculation power is required for operation. Furthermore, the application of pre-defined rules results in a robust operating strategy. A direct assignment of load to power distribution can result in a reproducible driving behavior.

Wie in 5 illustriert, existieren zwei Kennlinien, eine Ladekennlinie 55 und eine Entladekennlinie für die Sekundärenergiequelle 5, 105. Entsprechend der Komponentenanforderungen oder sonstiger Randbedingungen kann der Ladezustand über diese gesteuert werden und trotzdem kann ein energieeffizienter Betrieb gewährleistet werden. Spontane Anpassungen des Ladezustands können sich beispielsweise aus den aktuellen Betriebsdaten der Komponenten oder auch durch Fahrereingaben ergeben. As in 5 illustrated, there are two characteristics, a charging characteristic 55 and a discharge characteristic for the secondary power source 5 . 105 , According to the component requirements or other boundary conditions, the state of charge can be controlled via this and still an energy-efficient operation can be ensured. Spontaneous adaptations of the state of charge can result, for example, from the current operating data of the components or also from driver inputs.

Die Primärenergiequelle kann z. B. einen Verbrennungsmotor mit einem Tank (mechanische Last), einen Verbrennungsmotor mit Tank und Generator (elektrische Last), eine Brennstoffzelle mit einem Wasserstofftank (elektrische Last), eine Redox-Flow-Batterie (elektrische Last) umfassen. The primary energy source can, for. Example, an internal combustion engine with a tank (mechanical load), a combustion engine with tank and generator (electrical load), a fuel cell with a hydrogen tank (electrical load), a redox flow battery (electrical load).

Die Sekundärenergiequelle kann z. B. Ultra-Caps/Li-Caps (elektrische Last), Ultra-Caps/Li-Caps + Elektromaschine (mechanische Last), Schwungradspeicher (mechanische Last), Schwungradspeicher mit Elektromaschine (elektrische Last), Druckluftspeicher, Hydromotor mit Hydrospeicher (mechanische Last), Druckluftspeicher mit pneumatischem Motor (mechanische Last) umfassen. Es sollte bemerkt werden, dass generell jede Sekundärenergiequelle, die für eine mechanische Last geeignet ist durch eine zusätzliche Elektromaschine einen Antrieb mit elektrischer Last ertüchtigt werden kann. Falls das Hybridfahrzeug einen Verbrennungsmotor und Batterie aufweist, so kann sich eine optimale Leistungsaufteilung zwischen Primärenergiequelle und Sekundärenergiequelle in Abhängigkeit von Drehmoment und Drehzahl ergeben, wodurch sich die Kennlinien 53, 55 in 5 noch in Abhängigkeit einer weiteren Dimension aufspannen. Die Kennlinien 53, 55 können offline berechnet werden und anschließend schnell und einfach im Fahrzeug appliziert werden. Es ist nur noch eine geringe Rechenleistung im Steuergerät 5 erforderlich, da keine Optimierung innerhalb des Steuergeräts 7 während der Fahrt durchgeführt werden muss. The secondary energy source may, for. B. Ultra-Caps / Li-Caps (electrical load), Ultra Caps / Li-Caps + electric machine (mechanical load), flywheel storage (mechanical load), flywheel storage with electric machine (electric load), compressed air storage, hydraulic motor with hydraulic accumulator (mechanical load ), Compressed air reservoir with pneumatic motor (mechanical load) include. It should be noted that generally any secondary energy source suitable for a mechanical load can be upgraded with an electric load drive by an additional electric machine. If the hybrid vehicle has an internal combustion engine and battery, then an optimal power distribution between the primary energy source and the secondary energy source depending on torque and speed can result, resulting in the characteristics 53 . 55 in 5 still depending on another dimension. The characteristics 53 . 55 can be calculated offline and then quickly and easily applied in the vehicle. It is only a small amount of computing power in the control unit 5 required because no optimization within the controller 7 must be done while driving.

Während eines Fahrbetriebes kann die Leistungsaufteilung zwischen der Brennstoffzelle 103 und der Batterie 105 z. B. nach folgenden Regeln erfolgen:

  • a) Falls es erwünscht ist, einen Energieinhalt der Batterie 105 zu halten, kann eine Auswahl aus der Ladekennlinie 53 und der Entladekennlinie 55 derart erfolgen, dass im Mittel die der Batterie 105 entnommene Energie der zurückgespeisten Energie entspricht und dass dabei die maximale Einsparung entsprechend der oben aufgeführten Gleichungen (1) und (2) erreicht wird. Als Anmerkung sei erwähnt, dass zusätzlich während des Betriebs die Sekundärenergiequelle durch Rekuperation, durch Rückgewinnung der Bremsenergie, geladen wird. Für den Fall, dass diese Steuerung dennoch zu einem steigenden Energieinhalt der Sekundärenergiequelle 5 bzw. 105 führt, kann die Grenze, bis zu der ein ausschließlich elektrisches Fahren durchgeführt wird, angehoben werden. Dies kann der Wert der Entladekennlinie 55 sein, bis zu dem rein elektrisch gefahren wird.
  • b) Falls gewünscht ist, dass der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle 105 bzw. 5 sinkt, kann die Entladekennlinie 55 bevorzugt werden, so dass der Energieinhalt (SOC) der Sekundärenergiequelle 5, 105 im Mittel mit dem gewünschten Gradienten sinkt. Zusätzlich kann die Grenze, bis zu der ausschließlich elektrisch gefahren wird, angehoben werden.
  • c) Falls gewünscht ist, dass der Energieinhalt der Sekundärenergiequelle 5, 105 ansteigt, kann die Ladekennlinie 53 bevorzugt werden, das heißt bevorzugt aus dieser Ladekennlinie der erste Wert abgerufen werden, so dass der Energieinhalt (SOC) im Mittel mit dem gewünschten Gradienten steigt.
During a driving operation, the power distribution between the fuel cell 103 and the battery 105 z. B. following rules:
  • a) If desired, an energy content of the battery 105 to hold a selection from the charging characteristic 53 and the discharge characteristic 55 such that on average that of the battery 105 taken energy corresponds to the energy fed back and that while the maximum savings according to the above equations (1) and (2) is achieved. It should be noted that in addition during operation, the secondary energy source is charged by recuperation, by recovering the braking energy. In the event that this control nevertheless to an increasing energy content of the secondary energy source 5 respectively. 105 leads, the limit up to which only electric driving is performed, can be raised. This can be the value of the discharge characteristic 55 be up to which is driven purely electric.
  • b) If desired, the energy content of the secondary energy source 105 respectively. 5 decreases, the discharge characteristic can 55 be preferred, so that the energy content (SOC) of the secondary energy source 5 . 105 decreases on average with the desired gradient. In addition, the limit up to which only electric driving is raised.
  • c) If desired, the energy content of the secondary energy source 5 . 105 increases, the charging characteristic 53 are preferred, that is, preferably from this charging characteristic of the first value are retrieved, so that the energy content (SOC) increases on average with the desired gradient.

6 illustriert in einem Koordinatensystem mit einer Abszisse 67 (Zeit) und mit einer Ordinate 69 (Energieinhalt der Sekundärenergiequelle 5, 105, SOC) einen Zeitverlauf 71 des Energieinhalts und/oder des Ladezustands (SOC) der Sekundärenergiequelle 5 bzw. 105. Wie aus 6 ersichtlich ist, bewegt sich der tatsächliche Ladezustand 61 zwischen einer unteren Energieinhaltsschwelle und/oder Ladezustandsschwelle 73 und einer oberen Energieinhaltsschwelle und/oder Ladezustandsschwelle 75. 6 illustrated in a coordinate system with an abscissa 67 (Time) and with an ordinate 69 (Energy content of the secondary energy source 5 . 105 , SOC) over time 71 the energy content and / or the state of charge (SOC) of the secondary energy source 5 respectively. 105 , How out 6 is apparent, the actual state of charge moves 61 between a lower energy content threshold and / or state of charge threshold 73 and an upper energy content threshold and / or state of charge threshold 75 ,

In dem mit a) bezeichneten Zeitabschnitt ist ein Halten des Ladezustands erwünscht, was durch die Maßnahmen, wie oben beschrieben, erreicht wird. In dem mit b) bezeichneten Zeitabschnitt ist ein Senken des Ladezustands erwünscht, was durch die oben unter b) ausgeführten Maßnahmen erreicht ist. In dem mit c) bezeichneten Zeitabschnitt ist ein Steigen des Ladezustands erwünscht, was mit den oben unter c) ausgeführten Maßnahmen erreicht wird. In the period of time indicated by a) holding the state of charge is desired, which is achieved by the measures as described above. In the period indicated by b), a lowering of the state of charge is desired, which is achieved by the measures set out above under b). In the period of time indicated by c), an increase in the state of charge is desired, which is achieved with the measures set forth under c) above.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine robuste Betriebsstrategie und ein vorhersagbares und reproduzierbares Fahrverhalten durch die direkte Zuordnung von Last (insbesondere Sollantriebsleistung bzw. Sollantriebsdrehmoment) zur Leistungsaufteilung. Es ist ein energieeffizienter bzw. nahezu verbrauchsoptimaler Betrieb unabhängig vom Ladezustand der Sekundärenergiequelle durch optimale Lade- und Entladekennlinie erreicht. Embodiments of the present invention provide a robust operating strategy and predictable and reproducible drivability through the direct allocation of load (specifically, desired drive torque) for power sharing. It is an energy-efficient or almost consumption-optimal operation regardless of the state of charge of the secondary energy source achieved by optimal charge and discharge characteristic.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Teil des Hybridfahrzeuges Part of the hybrid vehicle
3 3
Primärenergiequelle (PPU) Primary energy source (PPU)
5 5
Sekundärenergiequelle RPU) Secondary energy source RPU)
7 7
Steuergerät control unit
9 9
elektrische/mechanische Verbindung electrical / mechanical connection
11 11
Antriebsstrang mit Antriebsrad Drive train with drive wheel
13 13
Energieabgabe energy output
15 15
Energieabgabe oder Energieaufnahme Energy release or energy intake
17 17
Steuersignal control signal
19 19
Steuersignal control signal
21 21
Verfahren zum Betreiben zweier Energiequellen Method for operating two energy sources
23 23
Verfahrensschritt step
25 25
Signal der Sollantriebsleistung Signal of nominal drive power
27 27
Verfahrensschritt step
29 29
elektronischer Speicher electronic memory
31 31
Verfahrensschritt step
32 32
Verfahrensschritt step
33 33
Verfahrensschritt step
35 35
Verfahrensschritt step
37 37
Graph graph
39 39
Graph graph
41 41
Abszisse abscissa
43 43
Ordinate ordinate
45 45
Effizienzkurve efficiency curve
47 47
Abszisse abscissa
49 49
Ordinate ordinate
51 51
Isolinien gleichen Wirkungsgrads Isolines have the same efficiency
53 53
Ladekennlinie Charging characteristic
55 55
Entladekennlinie discharge characteristic
57 57
Abszisse abscissa
59 59
Ordinate ordinate
61 61
Sollantriebsleistung Target driving power
63 63
erster Wert first value
65 65
zweiter Wert second value
67 67
Abszisse abscissa
69 69
Ordinate ordinate
71 71
Zeitverlauf von Ladezustand Time course of state of charge
73 73
unterer Ladezustand-Schwellwert lower state of charge threshold
75 75
oberer Ladezustand-Schwellwert upper charge state threshold
103 103
Brennstoffzelle fuel cell
105 105
Batterie battery
η η
Effizienz efficiency
P P
Leistung power
PPPU P PPU
Leistung der Primärenergiequelle Power of the primary energy source
PRPU P RPU
Leistung der Sekundärenergiequelle Power of the secondary energy source
PLast P load
Leistung am Antriebsstrang Power on the drive train
PFC P FC
Leistung der Brennstoffzelle Power of the fuel cell
t t
Zeit Time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10323722 A1 [0003] DE 10323722 A1 [0003]
  • DE 102008007119 A1 [0004] DE 102008007119 A1 [0004]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Primärenergiequelle (3, 103) während einer Fahrt eines Hybridfahrzeuges zur Abgabe von Energie an einen Antriebsstrang (9, 11) des Hybridfahrzeuges und einer Sekundärenergiequelle (5, 105) zur Aufnahme von Energie von dem Antriebsstrang (11) oder zur Abgabe von Energie an den Antriebsstrang (9, 11), wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines Signals (25), welches für eine Sollantriebsleistung (PLast) des Hybridfahrzeuges indikativ ist; Abrufen eines der Sollantriebsleistung zugeordneten ersten Wertes (63) einer Leistungsaufnahme der Sekundärenergiequelle (5, 105) von dem Antriebsstrang (9, 11), bei welchem ersten Wert (63) ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle (3, 103) und der Sekundärenergiequelle (5, 105) bei Erzeugen der Sollantriebsleistung (PLast) an dem Antriebsstrang mittels der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle Energie aufnimmt, theoretisch minimiert wird; Abrufen eines der Sollantriebsleistung zugeordneten zweiten Wertes (65) einer Leistungsabgabe der Sekundärenergiequelle (5, 105) an den Antriebsstrang (9, 11), bei welchem zweiten Wert ein Energieverbrauch der Primärenergiequelle (3, 103) und der Sekundärenergiequelle (5, 105) bei Erzeugen der Sollantriebsleistung (PLast) an dem Antriebsstrang (9, 11) mittels der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle unter der Vorgabe, dass die Sekundärenergiequelle Energie abgibt, theoretisch minimiert wird; Auswählen aus dem ersten Wert (63) und dem zweiten Wert (65), um einen ausgewählten Wert zu erhalten; Aufnehmen oder Abgeben einer zweiten Leistung der Sekundärenergiequelle von bzw. an den Antriebsstrang, welche dem ausgewählten Wert entspricht; Abgeben einer ersten Leistung der Primärenergiequelle an den Antriebsstrang, sodass die Summe aus der ersten Leistung und der zweiten Leistung die Sollantriebsleistung ergibt. Method for operating a primary energy source ( 3 . 103 ) during a drive of a hybrid vehicle for the delivery of energy to a drive train ( 9 . 11 ) of the hybrid vehicle and a secondary energy source ( 5 . 105 ) for receiving energy from the drive train ( 11 ) or for the delivery of energy to the drive train ( 9 . 11 ), the method comprising: receiving a signal ( 25 ) indicative of a target drive power (P load ) of the hybrid vehicle; Retrieving a first value associated with the target drive power ( 63 ) a power consumption of the secondary energy source ( 5 . 105 ) of the drive train ( 9 . 11 ), at which first value ( 63 ) an energy consumption of the primary energy source ( 3 . 103 ) and the secondary energy source ( 5 . 105 ) is theoretically minimized upon generation of the target drive power (P load ) on the drive train by means of the primary energy source and / or the secondary energy source, with the proviso that the secondary energy source receives energy; Retrieving a second value associated with the desired drive power ( 65 ) a power output of the secondary energy source ( 5 . 105 ) to the drive train ( 9 . 11 ), at which second value energy consumption of the primary energy source ( 3 . 103 ) and the secondary energy source ( 5 . 105 ) upon generation of the target drive power (P load ) on the drive train ( 9 . 11 ) is theoretically minimized by means of the primary energy source and / or the secondary energy source, with the proviso that the secondary energy source gives off energy; Select from the first value ( 63 ) and the second value ( 65 ) to obtain a selected value; Receiving or delivering a second power of the secondary power source to or from the powertrain corresponding to the selected value; Delivering a primary power source first power to the powertrain such that the sum of the first power and the second power provides the desired drive power. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste Wert (63) eine erste Extremstelle einer Leistungsaufnahmefunktion ist, welche von den Wirkungsgraden (45, 51) der Primärenergiequelle (3, 103) und der Sekundärenergiequelle (5, 105), sowie zumindest von der Sollantriebsleistung abhängt, wobei die erste Extremstelle vor der Fahrt berechnet wurde, wobei der zweite Wert (65) eine zweite Extremstelle einer Leistungsabgabefunktion ist, welche von den Wirkungsgraden (45, 51) der Primärenergiequelle (3, 103) und der Sekundärenergiequelle (5, 105), sowie zumindest von der Sollantriebsleistung abhängt, wobei die zweite Extremstelle vor der Fahrt berechnet wurde. Method according to claim 1, wherein the first value ( 63 ) is a first extreme point of a power consumption function which depends on the efficiencies ( 45 . 51 ) of the primary energy source ( 3 . 103 ) and the secondary energy source ( 5 . 105 ), and at least depends on the target drive power, wherein the first extreme point was calculated before the drive, wherein the second value ( 65 ) is a second extreme point of a power output function which depends on the efficiencies ( 45 . 51 ) of the primary energy source ( 3 . 103 ) and the secondary energy source ( 5 . 105 ), as well as at least depends on the target drive power, the second extreme point was calculated before driving. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die erste Extremstelle oder die zweite Extremstelle abhängig von einem ersten Extremwert, der von der Leistungsaufnahmefunktion bei der ersten Extremstelle angenommen wird, und von einem zweiten Extremwert, der von der Leistungsabgabefunktion bei der zweiten Extremstelle angenommen wird, ausgewählt wird.  Method according to claim 2, wherein the first extreme point or the second extreme position dependent from a first extreme value assumed by the power consumption function at the first extreme position, and from a second extreme value adopted by the power output function at the second extreme. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei die erste Extremstelle oder die zweite Extremstelle abhängig von einem Energieinhalt (SOC, 71) der Sekundärenergiequelle (5, 105) und/oder abhängig von einem Fahrerwunsch ausgewählt wird. Method according to one of the preceding claims 2 or 3, wherein the first extremity or the second extremity depending on an energy content (SOC, 71 ) of the secondary energy source ( 5 . 105 ) and / or is selected depending on a driver's request. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Extremstelle ausgewählt wird, falls der Energieinhalt (SOC, 71) der Sekundärenergiequelle (5, 105) unterhalb einer unteren Energieinhaltschwelle (73) liegt, wobei die zweite Extremstelle ausgewählt wird, falls der Energieinhalt (SOC, 71) der Sekundärenergiequelle oberhalb einer oberen Energieinhaltschwelle (75) ist. Method according to one of the preceding claims 2 to 4, wherein the first extreme point is selected if the energy content (SOC, 71 ) of the secondary energy source ( 5 . 105 ) below a lower energy content threshold ( 73 ), the second extremity being selected if the energy content (SOC, 71 ) of the secondary energy source above an upper energy content threshold ( 75 ). Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von ersten Werten für verschiedene Sollantriebsleistungen als Ladekennlinie (53) der Sekundärenergiequelle gespeichert ist, aus welcher Ladekennlinie der erste Wert (63) abgerufen wird, wobei eine Mehrzahl von zweiten Werten für verschiedene Sollantriebsleistungen als Entladekennlinie (55) der Sekundärenergiequelle gespeichert ist, aus welcher Entladekennlinie der zweite Wert (65) abgerufen wird, wobei gemäß einer Vorgabe des Energieinhalts der Sekundärenergiequelle entweder der Wert der Ladekennlinie oder der Wert der Entladekennlinie ausgewählt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein a plurality of first values for different nominal drive powers as a charging characteristic ( 53 ) of the secondary energy source is stored, from which charging characteristic the first value ( 63 ), wherein a plurality of second values for different nominal drive powers as the discharge characteristic ( 55 ) of the secondary energy source is stored, from which discharge characteristic the second value ( 65 ), wherein according to a specification of the energy content of the secondary energy source, either the value of the charging characteristic or the value of the discharge characteristic is selected. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Anpassen der Ladekennlinie und/oder der Entladekennlinie in Abhängigkeit von während der Fahrt bestimmten Wirkungsgraden der Primärenergiequelle und/oder der Sekundärenergiequelle; und Speichern der angepassten Ladekennlinie und/oder der angepassten Entladekennlinie. Method according to one of the preceding claims, further comprising: adjusting the charging characteristic and / or the discharge characteristic in dependence on while driving certain efficiencies of the primary energy source and / or the secondary energy source; and storing the adjusted charge characteristic and / or the adjusted discharge characteristic. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Primärenergiequelle (3, 103) und/oder die Sekundärenergiequelle (5, 105) elektrische und/oder mechanische Energie bereitstellt. Method according to one of the preceding claims, wherein the primary energy source ( 3 . 103 ) and / or the secondary energy source ( 5 . 105 ) provides electrical and / or mechanical energy. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Primärenergiequelle (3) eines der Folgenden umfasst: eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstofftank; eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstofftank und Generator; eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftank; eine Redox-Flow-Batterie; wobei die Sekundärenergiequelle (5) eines der Folgenden umfasst: einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher; einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher und eine E-Maschine; ein Schwungrad; ein Schwungrad und eine E-Maschine; einen Druckluftspeicher; einen Druckluftspeicher und einen pneumatischen Motor; einen Hydromotor und einen Hydrospeicher, wobei, falls die Primärenergiequelle eine Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstofftank umfasst, der erste Wert und der zweite Wert ferner in Abhängigkeit einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine abgerufen werden. Method according to one of the preceding claims, wherein the primary energy source ( 3 ) one of the following comprises: an internal combustion engine with fuel tank; an internal combustion engine with fuel tank and generator; a fuel cell with hydrogen tank; a redox flow battery; where the secondary energy source ( 5 ) one of the following comprises: a rechargeable electrical energy store; a rechargeable electric energy storage and an electric machine; a flywheel; a flywheel and an electric machine; a compressed air reservoir; a compressed air reservoir and a pneumatic motor; a hydraulic motor and a hydraulic accumulator, wherein, if the primary energy source includes an internal combustion engine with fuel tank, the first value and the second value are further retrieved in response to a rotational speed of the internal combustion engine. Steuergerät (7, 107), welches ausgebildet ist, ein Verfahren (21) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen oder zu steuern. Control unit ( 7 . 107 ), which is designed, a method ( 21 ) according to one of the preceding claims.
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