DE102016206173A1

DE102016206173A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges mit einem Elektromotor und mit einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102016206173A1
Application number: DE102016206173.9A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Wiesbeck; Klaus Baumer; Andy Sittig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2017-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft grundsätzlich ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges mit einem Elektroantrieb und mit einem Verbrennungsmotor, bei dem eine Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie ausgelöst wird, durch die ein reduzierter Entladegradient erreicht wird, sofern ein erhöhter Leistungs- und/oder Energiebedarf durch mindestens einen Verbraucher mit potenziell hohem Einfluss auf die Ladebilanz prognostiziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges mit einem Elektromotor als ersten Antriebsmotor und mit einem Verbrennungsmotor als zweiten Antriebsmotor.
Es ist bereits eine Vielzahl von Betriebsstrategien von Hybridfahrzeugen bekannt, die ihren Fokus insbesondere auf effizientes Fahren legen.
Weiterhin ist beispielsweise aus der DE 10 2008 056 858 A1 ein Betriebsverfahren bekannt, das den Antrieb abhängig von prognostizierten Rahmenbedingungen eines Routenabschnittes steuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hybridfahrzeug noch besser an systemische Einflüsse auf die Energiebilanz zu adaptieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während in den abhängigen Ansprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.
Die Erfindung betrifft grundsätzlich ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges mit einem Elektroantrieb und mit einem Verbrennungsmotor, bei dem eine Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie ausgelöst wird, durch die ein reduzierter Entladegradient erreicht wird, sofern ein erhöhter Energiebedarf durch mindestens einen Verbraucher mit potenziell hohem Einfluss auf die Ladebilanz prognostiziert wird.
Diese Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie kann bereits mit der Inbetriebnahme des Hybridfahrzeuges aktiviert werden, wenn mindestens ein Verbraucher mit hohem Einfluss auf die Energiebilanz eine erhöhte Leistungs- und/oder Energiebedarfs-Prognose abgibt.
Die erfindungsgemäße Verhinderung einer stark negativen Energiebilanz, um ein schnelles Sinken des Ladezustandes zu verhindern, kommt insbesondere bei niedrigem Start-Ladezustand zum Tragen. Hierdurch wird eine Degradation von Kundenfunktionen (z. B. Klimatisierung, eFahren oder eBoost) bereits bei der Inbetriebnahme verhindert oder zumindest reduziert.
Die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie sieht vorzugsweise folgende Schritte vor:

– in einem ersten Schritt das Ausschalten oder das Nicht-Einschalten des Elektroantriebs,
– in einem zweiten Schritt das Betreiben des Verbrennungsmotors zur Erzeugung elektrischer Energie (Lastpunktanhebung) mit erhöhter Leistung auch bei gegenüber einer Basisstrategie niedrigerer Momentan-Effizienz,
– in einem dritten Schritt das Verbot eines Verbrennungsmotor-Ausschaltens im Stand bei einer Motor-Start-Stopp-Automatik und
– in einem vierten Schritt das Betreiben des Verbrennungsmotors mit maximal möglicher Leistung zur Erzeugung elektrischer Energie (Lastpunktanhebung) auch bei zumindest teilweiser Aufhebung üblicher Akustik- und/oder Effizienz-orientierter Begrenzungen für eine Drehzahl- und/oder Drehmomenterhöhung des Verbrennungsmotors.

Diese vier Schritte erfolgen vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge, können aber auch mit einer anderen Reihenfolge vorgesehen und durch weitere Schritte ergänzt werden.
Dabei kann die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie unabhängig vom Ladezustand des Energiespeichers aktiviert werden, also auch dann, wenn der aktuelle Ladezustand noch oberhalb einer unteren Grenzschwelle liegt. Die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie wird durch einen von einer Komponente prognostizierten erhöhten Leistungs- und/oder Energiebedarf aktiviert, wobei abhängig von der Höhe des prognostizierten Leistungs-/Energiebedarfs der Grenz-Ladezustand angehoben wird. Somit findet bereits bei höheren Ladezuständen als beim Stand der Technik eine Leistungserhöhung durch den Verbrennungsmotor in der Weise statt, dass Komfort-Einbußen mittels der üblichen Basis-Strategie verhindert oder zumindest vermindert werden. Durch die übliche Basis-Strategie wird insbesondere nur ein Entladen des Energiespeichers auch auf Kosten des Komforts verhindert.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist insbesondere mindestens eine elektronische Steuereinheit mit entsprechend programmiertem Funktionsmodul zur Steuerung des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors abhängig von einer Prognose des Leistungs- und/oder Energiebedarfs eines Verbrauchers mit potenziell hohem Einfluss auf die Ladebilanz auf.
Die dadurch möglicherweise kurzzeitig verursachte Emissionserhöhung wird durch die gespeicherte elektrische Energie für den Antrieb des emissionsfreien Elektromotors wieder kompensiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt
1 in schematischer Darstellung eine Übersicht über die wesentlichen Komponenten der Erfindung und
2 eine mögliche erfindungsgemäße Maßnahme und Wirkung am Beispiel einer elektrischen Heiz- und Klimaanlage als ein möglicher Verbraucher mit hohem Einfluss auf die Energiebilanz.
In 1 ist eine elektronische Steuereinheit 5 dargestellt, die mit einer Anzeigeeinheit 1, mit dem elektrischen Energiespeicher 2 und mit Verbrauchern 3 und 4 mit potenziell hohem Einfluss auf die Ladebilanz verbunden ist. Derartige Verbraucher können beispielsweise ein elektrisches Heiz-/Klimagerät 3 für den Fahrgastraum oder eine Heckscheibenheizung 4 sein. Die Steuereinheit 5 erfasst die jeweils von einem Verbraucher 3 und/oder 4 übermittelte Leistungs- und/oder Energiebedarfs-Prognose und gegebenenfalls auch den Ein- oder Ausschaltzustand der Verbraucher über die Signale der Bedienelemente sowie den aktuellen Ladezustand SOC des Energiespeichers 2. Weiterhin kommuniziert die Steuereinheit 5 mit der Anzeigeeinheit 1 zur Ausgabe von entsprechenden Informationen an den Fahrer.
Wenn insbesondere unmittelbar nach Inbetriebnahme des Hybridfahrzeuges beispielsweise die Heiz-/Klimaanlage eingeschaltet ist oder wird und diese einen erhöhten Leistungs- und/oder Energiebedarf zum Erreichen des Beharrungszustandes und/oder einen Leistungsbedarf im Beharrungszustand prognostiziert, wird unverzüglich unabhängig vom Ladezustand SOC des Energiespeichers – also auch dann, wenn der aktuelle Ladezustand SOC größer als ein Grenz-Ladezustand ist – das Funktionsmodul für die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie SAB in der Steuereinheit 5 aktiviert, wobei der Grenz-Ladezustand abhängig vom prognostizierten Leistungsbedarf angehoben wird.
Dabei wird

– der Elektroantrieb ausgeschaltet bzw. nicht eingeschaltet und/oder
– der Verbrennungsmotor mit erhöhter Leistung auch bei niedriger Momentan-Effizienz betrieben und/oder
– das Ausschalten des Verbrennungsmotors bei einer Motor-Start-Stopp-Automatik verboten und/oder
– der Verbrennungsmotor mit maximal möglicher Leistung auch bei zumindest teilweiser Aufhebung üblicher Akustik- und/oder Effizienz-orientierter Begrenzungen für eine Drehzahl- und/oder Drehmomenterhöhung des Verbrennungsmotors betrieben.

In 2 ist der Ladezustand SOC des Energiespeichers 2 über der Zeit t dargestellt. Der gestrichelte Verlauf zeigt eine Entladung mit einem vergleichsweise steilen Entlade-Gradienten G2 nach dem Stand der Technik, der erst bei Erreichen eines quasi-leeren Energiespeichers 2, also bei einem sehr niedrigen Ladezustand SOC_E, Maßnahmen zum Wiederaufladen vorsieht. Durch die Erfindung ergibt sich ein gemäßigtes Entladen des Energiespeichers 2 gemäß der durchgezogenen dicken Linie mit einem gegenüber dem Gradienten G2 reduzierten Entlade-Gradienten G1.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008056858 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges mit einem Elektroantrieb und mit einem Verbrennungsmotor, bei dem eine Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie (SAB) ausgelöst wird, durch die ein reduzierter Entladegradient (G1) erreicht wird, sofern ein erhöhter Leistungs- und/oder Energiebedarf durch mindestens einen Verbraucher mit potenziell hohem Einfluss auf die Ladebilanz prognostiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie (SAB) das Ausschalten oder das Nicht-Einschalten des Elektroantriebs vorsieht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie (SAB) das Betreiben des Verbrennungsmotors mit erhöhter Leistung auch bei niedriger Momentan-Effizienz vorsieht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie (SAB) das Ausschalten des Verbrennungsmotors bei einem stehendem Fahrzeug mit einer Motor-Start-Stopp-Automatik verbietet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie (SAB) das Betreiben des Verbrennungsmotors mit maximal möglicher Leistung auch bei zumindest teilweiser Aufhebung üblicher Akustik- und/oder Effizienz-orientierter Begrenzungen für eine Drehzahl- und/oder Drehmomenterhöhung des Verbrennungsmotors vorsieht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie (SAB) unabhängig vom Ladezustand des Energiespeichers aktiviert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges nach einem der vorangegangenen Patentansprüche mit mindestens einer elektronischen Steuereinheit (5) zur Steuerung des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors abhängig von der Leistungs- und/oder Energiebedarfsprognose eines Verbrauchers mit potenziell hohem Einfluss auf die Ladebilanz.
Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Elektronische Steuereinheit (5) für eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Software-Funktionsmodul für eine elektronische Steuereinheit (5) einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.