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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Energiespeichereinrichtung eines Mild-Hybrid-Kraftfahrzeugs, wobei die Energiespeichereinrichtung eine Gesamtkapazität aufweist, wobei durch eine Ladezustandssteuereinrichtung der Energiespeichereinrichtung ein Ladezustand der Energiespeichereinrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Schwellenwert der Gesamtkapazität gemäß einem ersten Betriebszustand eingestellt wird. Sie betrifft überdies eine Ladezustandssteuereinrichtung für ein Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug zum Steuern des Ladens einer Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs, wobei die Energiespeichereinrichtung eine Gesamtkapazität aufweist, wobei die Ladezustandssteuereinrichtung ausgelegt ist, gemäß einem ersten Betriebszustand einen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Schwellenwert der Gesamtkapazität einzustellen. Schließlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Ladezustandssteuereinrichtung.
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Unter einem Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug (MHEV = Mild Hybrid Electric Vehicle) werden Hybridfahrzeuge verstanden, bei denen der Elektroantriebsteil den Verbrennungsmotor zur Leistungssteigerung unterstützt. Als elektromotorische Leistungen werden üblicherweise 6 bis 14 kW angegeben. Ein Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug kann damit nicht rein elektrisch fahren, wodurch es sich von einem Vollhybrid unterscheidet.
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Durch den Einsatz eines Riemenstartergenerators und einer Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeichereinrichtung sollen die folgenden Merkmale, sogenannte MHEV-Features, ermöglicht werden:
- – erweiterter StartStopp (StSt): Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen funktioniert die StartStopp-Funktion üblicherweise bis zu einer Geschwindigkeit von 7 km/h. Beim erweiterten StartStopp soll die StartStopp-Funktion bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/h ermöglicht werden. 25 km/h stellt die Grenzgeschwindigkeit zwischen einem unbefeuerten und einem befeuerten Schub dar. Bei herkömmlichen Fahrzeugen muss bei einer Geschwindigkeit unterhalb von 25 km/h das Fahrzeug unter befeuertem Schub betrieben werden, d. h. es muss Kraftstoff eingespritzt werden. Beim erweiterten StartStopp kann beispielsweise beim Abbremsen des Fahrzeugs der Motor früher abgestellt werden, wodurch eine Einsparung von Kraftstoff ermöglicht wird. Die Phase für befeuerten Schub kann dadurch deutlich reduziert werden.
- – Freilauf Motor Aus (FMA): Durch diese Funktion wird ein Ausschalten des Motors bei Geschwindigkeiten zwischen 25 km/h und einer vorgebbaren Maximalgeschwindigkeit, beispielsweise 160 km/h, ermöglicht. Bei herkömmlichen Fahrzeugen würde, wenn der Fahrer in diesem Geschwindigkeitsbereich vom Gas geht, das Fahrzeug durch die Reibung des Motors, da der Motor mit den Rädern verbunden ist, deutlich verzögern. Da dies auch gewollt sein kann, beispielsweise wenn das Vorderfahrzeug bremst, kann in Abhängigkeit der momentanen Verkehrssituation ermittelt werden, ob der Motor im Freilauf betrieben werden soll oder im Schubbetrieb.
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Bei den genannten beiden Funktionen muss durch die Lithium-Ionen-Batterie sichergestellt werden, dass die elektrischen Verbraucher auch bei abgestelltem Motor mit ausreichend Energie versorgt werden. Wo benötigt, kann durch elektrische Energie die Reibung durch Motor und Räder kompensiert werden.
- – Schub- und Bremsrekuperation (Reku): Während in Schubphasen eines konventionellen Fahrzeugs der Schub durch Reibung eines unbefeuerten Motors verursacht wird, kann in Mild-Hybrid-Kraftfahrzeugen zusätzlich zum Motorschub oder auch alternativ mittels eines Generators verzögert werden. Hierzu wird üblicherweise ein Riemenstartergenerator verwendet. Durch die Verzögerung mittels des Riemenstartergenerators kann damit Energie erzeugt werden. Eine Rekuperation bis zu 18 kW ist möglich. Die durch den Riemenstartergenerator in einem Mild-Hybrid-Fahrzeug erzeugte Energie kann für eine Boost-Funktion oder zur Lastpunktabsenkung, siehe weiter unten, des Motors oder für die Bordnetzversorgung bei abgestelltem Motor verwendet werden. Ein Riemenstartergenerator ermöglicht überdies einen Start bei Geschwindigkeiten über 7 km/h, was beispielsweise mit einem konventionellen Ritzel-Starter nicht möglich wäre.
- – Lastpunktverschiebung: In diesem Zusammenhang werden Lade- bzw. Entladekennfelder definiert und zwar aufgespannt über der Drehzahl und einem Fahrerwunschmoment. In Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Fahrerwunschmoment wird ein verbrauchsoptimierter Betriebspunkt des Motors definiert.
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Dazu wird auf der Basis des Fahrerwunschmoments ein Leistungsbereich des Verbrennungsmotors festgelegt. Aus dem Leistungsbereich wird ein optimales Moment für den jeweiligen Leistungsbereich und eine Drehzahl ermittelt. Da die Anzahl der Leistungsbereiche begrenzt ist, ergibt sich eine Differenz zwischen dem optimalen Moment und dem Fahrerwunschmoment von wenigen Nm. Wenn beispielsweise das abgeleitete optimale Moment nicht ausreicht, um einem Fahrerwunschmoment zu entsprechen, wird der Riemenstartergenerator angesteuert, um ein entsprechendes Differenzmoment (motorisches Moment) zu erzeugen. Dabei handelt es sich um eine Lastpunktabsenkung. Die dazu nötige Energie muss vom Riemenstartergenerator geliefert werden, der dazu elektrische Energie aus der Lithium-Ionen-Batterie entnimmt. Mit anderen Worten: Der Motor liefert weniger Moment als das durch das Fahrerwunschmoment vorgegebene Sollmoment. Die Differenz wird vom Riemenstartergenerator geliefert. Lastpunktabsenkung heißt in diesem Zusammenhang, dass die Last des Motors abgesenkt wird, um Kraftstoff zu sparen. Das Delta wird durch die Riemen-Starter-Generator kompensiert. Bei einem Mild-Hybrid-Fahrzeug kann, wenn ausreichend Energie in der Lithium-Ionen-Batterie vorhanden ist, häufiger eine Lastpunktabsenkung verwendet werden, wodurch sich Kraftstoff einsparen lässt.
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Das optimale Moment kann auch größer als das Fahrerwunschmoment sein. Bei einem Mild-Hybrid-Fahrzeug kann dann der Riemen-Starter-Generator entsprechend angesteuert werden, und die Energie zur Erzeugung des Differenzmoments (generatorisches Moment) kann in elektrische Energie umgewandelt werden. Da der Motor in diesem Fall in einem optimalen Betriebspunkt arbeitet, wird die elektrische Energie effizient erzeugt. Dabei handelt es sich um eine gesteuerte Lastpunktanhebung und keine Zwangsladung.
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Eine geeignete Betriebsstrategie soll daher sicherstellen, dass möglichst jederzeit genügend Energie in der Lithium-Ionen-Batterie zur Verfügung steht, um die oben genannten MHEV-Features zu gewährleisten. Da die Gesamtkapazität derartiger, in Mild-Hybrids eingesetzter Batterien üblicherweise zwischen 5 Ah und 20 Ah beträgt – und damit im Vergleich zu bei Vollhybriden eingesetzten Batterien sehr niedrig ist – soll die Energie jeweils nur kurzfristig gespeichert werden. In Abhängigkeit des Fahrer- und Streckenprofils sollen die Lade- und Entladephasen so effizient wie möglich aufeinander folgen.
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Aus der
DE 10 2014 009 448 A1 , die zur Formulierung der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche herangezogen wurde, ist eine prädiktive Ladezustandssteuerung einer Energiespeichereinrichtung eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs bekannt. Dabei werden durch eine Ladezustandssteuereinrichtung der Energiespeichereinrichtung folgende Schritte durchgeführt: Zunächst wird mindestens ein eine Information beinhaltender Datenwert empfangen, wobei die Information eine zu erwartende Fahrsituation auf einem Streckenabschnitt einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs betrifft. Anhand der empfangenen Information wird ein Energiebedarf einer ersten Einrichtung eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs auf dem Streckenabschnitt prädiziert. Bei Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts des prädizierten Energiebedarfs der ersten Einrichtung des Bordnetzes wird ein Steuersignal erzeugt, das veranlasst, dass eine für die erste Einrichtung des Bordnetzes reservierte Energiemenge eines Energievorhalts der Energiespeichereinrichtung zumindest teilweise einer zweiten Einrichtung des Bordnetzes zugeteilt wird. Damit wird sichergestellt, dass keine auf dem Streckenabschnitt unnötige Energiereserve für eine Einrichtung eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs vorbehalten wird, falls diese Einrichtung auf dem Streckenabschnitt voraussichtlich nicht verwendet wird.
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Aus der
DE 10 2012 219 313 A1 ist ein konfigurierbares Energiemanagementsystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs bekannt. Dabei werden fahrerbezogene Daten verwendet und über eine Schnittstelle auf einem Smartphone abgelegte Daten einbezogen. Das Ziel des Energiemanagementsystems ist die Definition einer optimalen Energiequelle. Die Erfindung betrifft Fahrzeuge, die zumindest eine Quelle für regenerative Energie außerhalb des Fahrzeugs haben. Die optimale Energiequelle für den Nutzer wird auf der Grundlage der Benutzervorlieben hinsichtlich Kosten, der Energie, der Aufladezeit und des grünen Index ermittelt.
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Aus der
DE 10 2012 015 949 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Steuerung des Ladebetriebs eines Elektrokraftfahrzeugs bekannt. Dabei werden auch fahrerbezogene Daten verwendet: Beispielsweise kann in Abhängigkeit des aktuellen Fahrzeugstandorts und der Teilnahme an Veranstaltungen oder Terminen, die der Nutzer beispielsweise in einem sozialen Netzwerk angegeben hat oder in einem elektronischen Kalender gepflegt hat, eine anstehende Fahrt prädiziert werden. Hier soll mit den Daten der Ladevorgang am Abstellplatz optimiert werden. Bei dem Verfahren erfolgt ein Ladevorgang durch Auswertung von zeitbezogenen Betriebsdaten in der Vergangenheit, insbesondere regelmäßig wiederkehrender Fahrten. Wenn dies nicht möglich ist, werden die Betriebsdaten statistisch analysiert und daraus statistische Nutzungsinformationen abgeleitet.
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Schließlich sind aus der
DE 43 44 368 C1 sowie der
WO 2009/089249 A1 externe Ladevorrichtungen und den Ladevorgang am Abstellplatz betreffende Ladeverfahren bekannt. Dabei wird in der
DE 43 44 368 C1 eine durch Benutzerwünsche personalisierte Ladestrategie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs vorgestellt, während die
WO 2009/089249 A1 ein netzwerkgesteuertes Ladesystem für ein Elektrofahrzeug betrifft, bei dem durch ein mobiles Endgerät an das Elektrofahrzeug übermittelte Benutzerdaten zum bedarfsgerechten Laden verwendet werden.
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Aus der
DE 10 2013 201 745 A1 und der
DE 10 2010 018 447 A1 sind Verfahren bekannt, bei welchen ein Mindest-Ladezustand einer elektrischen Batterie eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Parkdauer geregelt wird. Die Parkdauer wird aus Routendaten, welche von einer Navigationseinheit des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden, ermittelt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer aus dem Stand der Technik bekannten Strategie zum Steuern einer Energiespeichereinrichtung 10 eines Mild-Hybrid-Kraftfahrzeugs. Auf der linken Seite ist der Ladezustand SOC (State Of Charge) der Energiespeichereinrichtung 10 angegeben. Der Ladezustand wird in Prozent vom vollgeladenen Zustand der Energiespeichereinrichtung 10 angegeben.
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Der üblicherweise erlaubte Bereich von Ladezuständen ist mit 12 bezeichnet. Über diesem Bereich befindet sich ein Bereich 14, der aufgrund technologischer Randbedingungen nicht genutzt werden darf. Ein unterer Bereich 16 darf nicht genutzt werden, weil eine Energiereserve vorzuhalten ist, falls das Kraftfahrzeug für eine lange Dauer abgestellt wird. Innerhalb des Bereichs 12 ist ein Ziel-Ladezustandsbereich mit 18 bezeichnet. Der zwischen den Bereichen 18 und 14 gelegene Bereich 20 dient als Reserve für Energierückgewinnungssysteme, beispielsweise Schub- und Bremsrekuperationssysteme. Wie durch den Pfeil 22 gekennzeichnet, kann ausgehend vom Ziel-Ladezustandsbereich 18 ein Laden in den Bereich 20 hinein erfolgen durch Energierückgewinnung, wobei als Energiequelle insbesondere kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in Betracht kommt. Ein Entladen dieses Energiebereichs 20 erfolgt, wie durch den Pfeil 24 gekennzeichnet, durch Lastpunktabsenkung insbesondere mit dem Ziel, Kraftstoff zu sparen.
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Der zwischen den Bereichen 16 und 18 liegende Energiebereich 26 stellt die nötige Energie für die oben genannten MHEV-Features, insbesondere erweiterten StartStopp und Freilauf Motor Aus, zur Verfügung. Wie durch den Pfeil 28 dargestellt, wird dieser Bereich entladen durch die MHEV-Features mit dem Ziel, Kraftstoff zu sparen. Der Pfeil 30 gibt an, dass dieser Bereich durch Lastpunkterhöhung geladen werden muss, wobei als Energiequelle Kraftstoff zu verwenden ist. Wenn also die untere Grenze erreicht ist, muss die Energiespeichereinrichtung 10 – möglichst effizient durch optimale Lastpunktanhebung – geladen werden, um die Verfügbarkeit der MHEV-Features zu gewährleisten.
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Die Grenze zwischen den Bereichen 16 und 26 wird durch einen unteren Schwellenwert uSW definiert, die zwischen den Bereichen 20 und 14 durch einen oberen Schwellenwert oSW.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein eingangs genanntes Verfahren bzw. eine eingangs genannte Ladezustandssteuereinrichtung derart weiterzubilden, dass der Wirkungsgrad eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs verbessert werden kann, insbesondere der Kraftstoffverbrauch sowie der Ausstoß von Schadstoffen reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und eine Ladezustandssteuereinrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 11 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 12.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der „Arbeitsbereich” der Energiespeichereinrichtung 10 eines Mild-Hybrid-Kraftahrzeugs vergrößert werden kann, wenn die geplante Abstelldauer des Kraftfahrzeugs bei der Ladestrategie berücksichtigt wird. Da der Bereich 16 von 1 deshalb nicht genutzt werden darf, weil eine Energiereserve notwendig ist, falls das Fahrzeug für eine lange Dauer abgestellt wird, kann diese untere Reserve zur Verfügung gestellt werden, um die Effizienz und die Verfügbarkeit der MHEV-Features zu steigern, wenn sich ergibt, dass der Fahrer das Fahrzeug nur für eine kurze Dauer abzustellen gedenkt.
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Da die Energiereserve des Bereichs 16 üblicherweise circa 20% der Gesamtkapazität der Energiespeichereinrichtung 10 ausmacht, kann bei einer kurzen geplanten Abstelldauer die Energiespeichereinrichtung 10 bis zu deutlich niedrigeren Werten im Betrieb des Kraftfahrzeugs entladen werden. Damit kann beispielsweise ein größerer Energiebereich der Energiespeichereinrichtung als Bereich 20, d. h. als Reserve für Rekuperationsvorgänge, bereitgestellt werden, wodurch im Schnitt die Energiespeichereinrichtung 10 häufiger durch Rekuperationsvorgänge geladen werden kann, d. h. mögliche Rekuperationsvorgänge besser genutzt werden können, als im Stand der Technik. Dies resultiert zum einen in einer Kraftstoffersparnis, zum anderen in einer Schonung der Umwelt, da beim Verbrennen geringerer Mengen von Kraftstoff geringere Mengen an Schadstoffen freigesetzt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern einer Energiespeichereinrichtung zeichnet sich demnach gegenüber einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch aus, dass weiterhin mindestens ein eine Information beinhaltender Datenwert von der Ladezustandssteuereinrichtung empfangen wird, wobei die Information die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betrifft. Anschließend wird gemäß einem zweiten Betriebszustand von der Ladezustandssteuereinrichtung der untere Schwellenwert gegenüber dem unteren Schwellenwert gemäß dem ersten Betriebszustand in Abhängigkeit der Abstelldauer des Kraftfahrzeugs variiert.
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Erfindungsgemäß wird innerhalb des oberen und des unteren Schwellenwerts ein Ziel-Ladezustandsbereich definiert, wobei der Ziel-Ladezustandsbereich gemäß dem zweiten Betriebszustand variiert, insbesondere abgesenkt wird, bevorzugt entsprechend der Variation des unteren Schwellenwerts gemäß dem zweiten Betriebszustand. Damit kommt die durch die vorliegende Erfindung geschaffene Reserve insbesondere dem Bereich 20 zugute, der durch Energierückgewinnung aus kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs geladen und durch Lastpunktabsenkung entladen wird.
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Bevorzugt wird in Schritt b) die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs aus einem eine fahrerbezogene Information beinhaltenden Datenwert prädiziert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst Schritt b) die folgenden Teilschritte:
- b1) Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug und einer Recheneinrichtung, in der der die fahrerbezogene Information beinhaltende Datenwert abgespeichert ist;
- b2) Auslesen des die fahrerbezogene Information beinhaltenden Datenwerts aus der Recheneinrichtung durch das Kraftfahrzeug;
- b3) Auswerten des die fahrerbezogene Information beinhaltenden Datenwerts durch eine Auswerteeinrichtung des Kraftfahrzeugs, um einen Datenwert zu ermitteln, der die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betrifft; und
- b4) Übertragung des die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betreffenden Datenwerts an die Ladezustandssteuereinrichtung.
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Bevorzugt wird das Verfahren autonom, d. h. vom Kraftfahrzeug gesteuert, durchgeführt, insbesondere in regelmäßigen zeitlichen Schritten oder zu vorgebbaren Ereignissen, insbesondere beispielsweise einem Starten des Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der die fahrerbezogene Information beinhaltende Datenwert, aus dem auf die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs geschlossen wird, möglichst aktuell ist und somit die Ladestrategie an die aktuellen Verhältnisse angepasst wird.
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Als Recheneinrichtung wird insbesondere ein mobiles Terminal, insbesondere ein Smartphone, ein PDA (Personal Digital Assistant), ein Laptop, oder ein fahrzeugexterner Rechner, insbesondere ein Server, verwendet. Bevorzugt ist, wenn auf dieser Recheneinrichtung ein Kalender des Fahrers geführt wird. Aus diesem kann dann die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs prädiziert werden.
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Bevorzugt wird als unterer Schwellenwert gemäß dem ersten Betriebszustand ein Wert zwischen 10% und 20% der Gesamtkapazität und gemäß dem zweiten Betriebszustand ein Wert zwischen 0% und 5% der Gesamtkapazität gewählt. Dies resultiert in einer signifikanten Vergrößerung des aktiv nutzbaren Energiebereichs der Energiespeichereinrichtung, sodass sich die oben bereits genannten Vorteile zuverlässig erzielen lassen.
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In Schritt c) wird zumindest der untere Schwellenwert abgesenkt, wenn die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs weniger als eine Woche, insbesondere weniger als drei Tage beträgt. Die untere Reserve gemäß Stand der Technik, die üblicherweise bei 20% liegt, ist auf eine Abstelldauer von mehreren Monaten ausgelegt, und wird deshalb im normalen Alltag nicht in Anspruch genommen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine erfindungsgemäße Ladezustandssteuereinrichtung für ein Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug zeichnet sich gegenüber einer eingangs erwähnten gattungsgemäßen Ladezustandssteuereinrichtung dadurch aus, dass die Ladezustandssteuereinrichtung ausgelegt ist, einen Datenwert zu empfangen, der eine Information über die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betrifft, wobei die Ladezustandssteuereinrichtung weiterhin ausgelegt ist, gemäß einem zweiten Betriebszustand den unteren Schwellenwert in Abhängigkeit der Abstelldauer des Kraftfahrzeugs gegenüber dem unteren Schwellenwert gemäß dem ersten Betriebszustand zu variieren. Die Erfindung betrifft überdies ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Ladezustandssteuereinrichtung, wobei die Energiespeichereinrichtung eine Gesamtkapazität zwischen 5 Ah und 20 Ah aufweist.
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Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für eine erfindungsgemäße Ladezustandssteuereinrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
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1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens zum Steuern einer Energiespeichereinrichtung eines Mild-Hybrid-Kraftfahrzeugs;
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2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Energiespeichereinrichtung eines Mild-Hybrid-Kraftfahrzeugs; und
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3 in schematischer Darstellung ein Signalablaufdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im Nachfolgenden werden für gleiche und gleichwirkende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Die in Zusammenhang mit 1 eingeführten Bezugszeichen werden, soweit möglich, übernommen.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die in den 1 und 2 dargestellte Energiespeichereinrichtung 10 eine Gesamtkapazität von 9,6 Ah auf. Bei einer Nennspannung von 48,1 V entspricht die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Gesamtenergie 462 Wh. Bei der in 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Ladestrategie werden die Bereiche 14 und 16 nicht genutzt, d. h. die Batterie wird nicht in den Bereich 16 entladen und wird nicht in dem Bereich 14 geladen. Diese Bereiche belegen jeweils etwa 20% der Gesamtkapazität Die nutzbare Energie der in 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Energiespeichereinrichtung 10 entspricht daher nur 277 Wh.
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Wie bereits erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Energiespeichereinrichtung eines Mild-Hybrid-Kraftfahrzeugs. Bei einem PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) werden Batterien mit deutlich größerer Kapazität verwendet. Bei PHEVs ist der untere Schwellenwert uSW belanglos, da wegen der Batteriegröße der obere Schwellenwert oSW durch Rekuperation nicht erreicht wird. Aufgrund der sehr viel größeren Kapazität betragen die Bereiche 14 und 16 bei PHEVs lediglich 2% der Gesamtkapazität der jeweiligen Energiespeichereinrichtung. Bei einem Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug, wie vorliegend, ist jedoch die Energiespeichereinrichtung aus Gründen der Gewichtsersparnis, wie erwähnt, sehr klein dimensioniert.
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Ein Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug kann im Gegensatz zu einem Plug-in-Hybridfahrzeug nur über den Generator des Kraftfahrzeugs geladen werden. Eine Ladung der Energiespeichereinrichtung durch eine externe Quelle ist bei einem Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug nicht möglich.
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Wie sich aus 2 ergibt, findet erfindungsgemäß eine Interaktion zwischen dem Kraftfahrzeug und einer Recheneinrichtung 32, beispielsweise einem Smartphone des Fahrers, statt, bei der ein eine Information beinhaltender Datenwert von einer Ladezustandssteuereinrichtung 34 des Kraftfahrzeugs empfangen wird, wobei die Information die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betrifft. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass ein auf der Recheneinrichtung 32 geführter Kalender des Fahrers ausgelesen wird. Befinden sich im Kalender für die nächsten Tage Geschäftstermine, so ist davon auszugehen, dass das Kraftfahrzeug verwendet werden wird und demnach keine Energiereserve – oder eine lediglich deutlich reduzierte Energiereserve – im Bereich 16 für ein Starten des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden muss. Demnach steuert die Ladezustandssteuereinrichtung 34, wie durch den Pfeil 36 zum Ausdruck gebracht wird, die untere Schwelle uSW der Energiespeichereinrichtung 10.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der eigentliche Startvorgang aus der auch in einem Mild-Hybrid-Kraftfahrzeug vorhandenen Bleibatterie, der so genannten Starterbatterie, gespeist wird. Lediglich zur Startunterstützung wird bei Mild-Hybrid-Kraftfahrzeugen eine Zusatzenergie für den Startvorgang aus der Lithium-Ionen-Batterie, der in 2 dargestellten Energiespeichereinrichtung 10, bereitgestellt, um den Startkomfort zu erhöhen. Dadurch, dass für den Startvorgang somit mehr Strom und damit mehr Leistung zur Verfügung steht, muss der Starter weniger lang und weniger schnell drehen. Daher dauert der Startvorgang weniger lang als ohne Startunterstützung durch die Energiespeichereinrichtung 10. Mittels der Startunterstützung können Startvorgänge im Winter ähnlich komfortabel bereitgestellt werden wie im Sommer.
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Wird demnach festgestellt, dass keine längere Abstelldauer des Kraftfahrzeugs bevorsteht, kann der untere Schwellenwert uSW von 10–20% der Gesamtkapazität gemäß dem Stand der Technik auf Werte zwischen 0 und 5% der Gesamtkapazität abgesenkt werden. Die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs kann also durch die Synchronisation des Kalenders des Fahrers mit der Ladezustandssteuereinrichtung 34 im Voraus ermittelt und ausgenutzt werden. Dadurch kann im Alltag der untere Reservebereich 16 zur Verfügung gestellt werden, um die Effizienz und die Verfügbarkeit der MHEF-Featurs zu steigern. Ergibt sich aus dem Kalender des Fahrers eine längere Abwesenheitsdauer, wird auf eine längere Abstelldauer des Kraftfahrzeugs geschlossen. Dann wird die untere Schwelle uSW der Energiespeichereinrichtung 10 am Vortag angehoben und die Energiespeichereinrichtung am Vortag derart geladen, dass eine ausreichende Reserve 16 für die voraussichtliche Abstelldauer des Kraftfahrzeugs zur Verfügung steht.
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Sollte das Kraftfahrzeug überraschend, beispielsweise durch Krankheit des Fahrers, ungeplant für eine längere Dauer abgestellt werden, so wird durch die ohnehin vorhandene Starterbatterie ein Start des Kraftfahrzeugs sichergestellt. Lediglich auf die Startunterstützung durch die Energiespeichereinrichtung 10 muss dann beim ersten Start verzichtet werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet autonom, d. h. es wird vom Kraftfahrzeug gesteuert, ohne dass der Fahrer aktiv eingreifen müsste. Bevorzugt wird es in regelmäßigen zeitlichen Schritten oder zu vorgebbaren Ereignissen, insbesondere beim Start des Kraftfahrzeugs, durchgeführt.
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Wie sich aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ergibt, kann die für den Bereich 26 reservierte Energiemenge gegenüber dem Stand der Technik, siehe 1, unverändert beibehalten werden. Wird auch die Energiemenge für den Bereich 18 beibehalten, so erkennt man, dass der Bereich 18, der Ziel-Ladezustandsbereich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einem niedrigeren Niveau liegt als beim Stand der Technik. Damit steht ein größerer Spielraum für Nachladungen durch Energierückgewinnung, siehe Bereich 20, zur Verfügung. Dadurch dass der Ziel-Ladezustandsbereich 18 auf einem niedrigeren Niveau liegt, werden weniger Ladephasen durch Lastpunkterhöhung 30 benötigt. Da Lastpunkterhöhungen Kraftstoff kosten, d. h. die Energiespeichereinrichtung 10 wird durch Verbrennung von Kraftstoff geladen, lässt sich demnach durch ein erfindungsgemäßes Verfahren Kraftstoff sparen.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Signalablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßem Verfahrens wird in Schritt 100 durch die Ladezustandssteuereinrichtung 34 der Energiespeichereinrichtung ein Ladezustand der Energiespeichereinrichtung zwischen einem oberen oSW und einem unteren Schwellenwert uSW der Gesamtkapazität der Energiespeichereinrichtung 34 gemäß einem ersten Betriebszustand eingestellt. In Schritt 110 wird eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug und einer Recheneinrichtung 32, beispielsweise einem Smartphone, aufgebaut, in der mindestens ein eine Information beinhaltender Datenwert abgespeichert ist, wobei die Information die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betrifft. In Schritt 120 wird der die fahrerbezogene Information beinhaltende Datenwert aus der Recheneinrichtung 32 durch das Kraftfahrzeug ausgelesen und anschließend, in Schritt 130, durch eine Auswerteeinrichtung des Kraftfahrzeugs ausgewertet, um einen Datenwert zu ermitteln, der die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betrifft. In Schritt 140 wird der die Abstelldauer des Kraftfahrzeugs betreffende Datenwert an die Ladezustandssteuereinrichtung 34 übertragen. Dort wird in Schritt 150 gemäß einem zweiten Betriebszustand von der Ladezustandssteuereinrichtung 34 der untere Schwellenwert uSW gegenüber dem unteren Schwellenwert uSW gemäß dem ersten Betriebszustand in Abhängigkeit der Abstelldauer des Kraftfahrzeugs variiert, insbesondere bei einem kurzen Wert der Abstelldauer, beispielsweise weniger als 1 Woche, insbesondere weniger als 3 Tage, abgesenkt.
