DE102016219614A1 - Motor vehicle with internal combustion engine and method for operating a motor vehicle with internal combustion engine - Google Patents

Motor vehicle with internal combustion engine and method for operating a motor vehicle with internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), wenigstens einer als Generator betreibbaren, mechanisch mit einem Antriebsstrang (2) des Fahrzeugs (1, 10, 12) drehgekoppelten elektrischen Maschine (3, 13) zur Erzeugung elektrischer Energie, wenigstens einem Energiespeicher (4, 5, 11, 14, 15), der zur Speicherung der von der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) erzeugten elektrischen Energie mit dieser verbunden ist, wenigstens einer Reibungsbremse und wenigstens einem Steuergerät (7) zum Steuern der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) und des wenigstens einen Energiespeichers (4, 5, 11, 14, 15) sowie der wenigstens einen Reibungsbremse. Das Steuergerät (7) ist dazu eingerichtet, ein Fahrzeugverzögerungsmoment abhängig von einer von einem Benutzer des Fahrzeugs (1, 10, 12) über ein Bremsbetätigungselement (8) vorgegebenen Bremsanforderung bis zu einem maximal durch die generatorische Last der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) erzielbaren Verzögerungsmoment alleine mittels der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) bereitzustellen und die dadurch entstehende elektrische Energie in dem wenigstens einen Energiespeicher (4, 5, 11, 14, 15) zu speichern und bei einer über dieses maximal erzielbare Verzögerungsmoment hinausgehenden Bremsanforderung das zusätzliche Fahrzeugverzögerungsmoment zusätzlich auch mittels der wenigstens einen Reibungsbremse bereitzustellen, wobei die elektrische Maschine (3, 13) eine Lichtmaschine oder ein Startergenerator ist.Motor vehicle with an internal combustion engine (2), at least one electric machine (3, 13), which can be operated as a generator and mechanically coupled to a drive train (2) of the vehicle (1, 10, 12), for generating electrical energy, at least one energy store (4, 5 , 11, 14, 15) connected to it for storing the electrical energy generated by the at least one electric machine (3, 13), at least one friction brake and at least one control device (7) for controlling the at least one electric machine (3 , 13) and the at least one energy store (4, 5, 11, 14, 15) and the at least one friction brake. The control unit (7) is set up to provide a vehicle deceleration torque as a function of a braking request predetermined by a user of the vehicle (1, 10, 12) via a brake actuation element (8), up to a maximum by the regenerative load of the at least one electric machine (3, 13) to provide recoverable delay moment solely by means of at least one electric machine (3, 13) and to store the resulting electrical energy in the at least one energy store (4, 5, 11, 14, 15) and at a maximum beyond this maximum retarding torque Braking request additionally provide the additional vehicle deceleration torque by means of at least one friction brake, wherein the electric machine (3, 13) is an alternator or a starter generator.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The present invention relates to a motor vehicle having an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a motor vehicle having an internal combustion engine according to the preamble of claim 8.

Herkömmliche Kraftfahrzeuge, wie zum Beispiel Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen mit einer dem Antrieb vorbehaltenen Verbrennungskraftmaschine und einem manuellen oder automatischen Getriebe sowie einem 12-Volt-Bordnetz, das heißt keine Vollhybrid- und keine Elektrofahrzeuge, sind im allgemeinen nicht in der Lage, die kinetische Fahrzeugenergie bei einer Verzögerung des Fahrzeugs zurückzugewinnen (hierin auch als Rekuperation bezeichnet), sie wird vielmehr durch herkömmliche Reibungsbremsen des Fahrzeugs in Wärme umgewandelt und geht verloren.Conventional motor vehicles, such as passenger cars or trucks with a drive-dedicated internal combustion engine and a manual or automatic transmission and a 12-volt electrical system, that is, no full hybrid and no electric vehicles, are generally unable to provide the kinetic energy of the vehicle recovering a deceleration of the vehicle (also referred to herein as recuperation), rather it is converted to heat by conventional friction brakes of the vehicle and is lost.

Für Vollhybrid- oder Elektrofahrzeuge sind bereits Strategien entwickelt worden, diese kinetische Energie beim Bremsen des Fahrzeugs wenigstens teilweise zu rekuperieren. Selbst für Nicht-Vollhybrid- und Nicht-Elektrofahrzeuge sind Entwicklungen unternommen worden, welche die Rekuperation wenigstens eines – wenn auch nur – geringen Teils der kinetischen Fahrzeugenergie beim Ausrollen oder Bremsen mit Hilfe einer Fahrzeuglichtmaschine zum Ziel haben, indem die Lichtmaschine zur Erzeugung elektrischer Energie parallel zu einem herkömmlichen, mittels Reibungsbremsen durchgeführten Bremsvorgang herangezogen wird. For full hybrid or electric vehicles, strategies have already been developed to at least partially recuperate this kinetic energy when braking the vehicle. Even for non-full hybrid and non-electric vehicles, developments have been made which aim at recuperation of at least a small amount of kinetic vehicle energy during coasting or braking by means of a vehicle alternator by paralleling the alternator to generate electrical energy is used to a conventional, carried out by means of friction braking braking.

So ist beispielsweise aus der US 5,125,469 A ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem System zur Speicherung von Fahrzeugverzögerungsenergie und zur Verwendung der gespeicherten Verzögerungsenergie für eine Fahrzeugantriebsunterstützung bekannt. Hierzu weist das System einen mit einem Fahrzeugantriebsstrang mechanisch gekoppelten Generator zur Umwandlung der Verzögerungsenergie in elektrische Energie, ein elektrisch mit dem Generator verbundenes Mittel zur Speicherung der von dem Generator erzeugten elektrischen Energie, und einen mechanisch mit dem Antriebsstrang und elektrisch mit dem Speichermittel verbundenen Motor zur Umwandlung der gespeicherten elektrischen Energie in mechanische Energie für eine Antriebsunterstützung des Fahrzeugs auf. Der Generator wird eingeschaltet und der Unterstützungsmotor wird ausgeschaltet, wenn das Fahrzeug verzögert, der Generator wird ausgeschaltet und der Unterstützungsmotor wird eingeschaltet, wenn das Fahrzeug beschleunigt, und der Generator und der Unterstützungsmotor werden ausgeschaltet, wenn das Fahrzeug weder verzögert noch beschleunigt.For example, from the US 5,125,469 A discloses a motor vehicle having an internal combustion engine and a system for storing vehicle deceleration energy and for using the stored deceleration energy for vehicle propulsion support. To this end, the system includes a generator mechanically coupled to a vehicle powertrain for converting the deceleration energy into electrical energy, an electrically connected to the generator means for storing the electrical energy generated by the generator, and a motor mechanically connected to the drive train and electrically connected to the storage means for Conversion of the stored electrical energy into mechanical energy for propulsion support of the vehicle. The generator is turned on and the assist motor is turned off when the vehicle is decelerating, the generator is turned off and the assist motor is turned on when the vehicle is accelerating, and the generator and the assist motor are turned off when the vehicle is neither decelerating nor accelerating.

Die US 8,392,030 B2 offenbart zudem ein System, das wenigstens einen elektrischen Generator umfasst, der mit einer bewegbaren Komponente des Systems derart verbunden ist, dass eine Änderung einer effektiven Impedanz des Generators die kinematische Charakteristik des Generators steuert, die wiederum die Bewegung der bewegbaren Komponente beeinflusst. Ferner umfasst das System wenigstens eine elektrische Last, die eine oder mehrere elektrische Komponenten des Systems aufweist, wie zum Beispiel eine Fahrzeugbatterie, eine Fahrzeugbeleuchtung, Heizeinrichtungen und ähnliche elektrische Energie verbrauchende Vorrichtungen. Gemäß einer Ausführungsform kann der elektrische Generator eine Fahrzeuglichtmaschine sein, wobei die Änderung der kinematischen Charakteristik der Lichtmaschine die Drehzahl eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs verringern kann, um ein Verzögern des Fahrzeugs zu unterstützen. Die hierbei durch den Generator erzeugte elektrische Energie kann in einer Energiespeichervorrichtung gespeichert werden.The US 8,392,030 B2 discloses a system including at least one electrical generator connected to a movable component of the system such that a change in an effective impedance of the generator controls the kinematic characteristic of the generator, which in turn affects the movement of the movable component. Further, the system includes at least one electrical load having one or more electrical components of the system, such as a vehicle battery, vehicle lighting, heaters, and similar electrical energy consuming devices. According to one embodiment, the electric generator may be a vehicle alternator, wherein changing the kinematic characteristic of the alternator may reduce the speed of an internal combustion engine of a motor vehicle to assist in decelerating the vehicle. The electrical energy generated by the generator in this case can be stored in an energy storage device.

In der US 2014/0305260 A1 ist weiterhin ein kinetisches Energierückgewinnungs- und elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor beschrieben, das eine wahlweise in einem Motorbetrieb oder in einem Generatorbetrieb betreibbare elektrische Maschine umfasst, wobei der Generatorbetrieb aktiviert wird, wenn das Fahrzeug gebremst wird oder sich in einem Schubbetrieb befindet, und der Motorbetrieb zur Unterstützung des Verbrennungsmotors aktiviert wird, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird.In the US 2014/0305260 A1 A kinetic energy recovery and electric drive system for a motor vehicle is described with an internal combustion engine comprising an optionally operable in an engine operation or in a generator operation electric machine, the generator operation is activated when the vehicle is braked or is in a coasting operation, and engine operation is activated to assist the internal combustion engine when the vehicle is accelerating.

Des Weiteren offenbart die WO 2008/000982 A2 ein Verfahren zur Rückgewinnung von elektrischer Energie in einem Fahrzeug mit generatorischer Bremsung, bei dem mittels einer elektrischen Maschine, die eine Lichtmaschine sein kann, erzeugte elektrische Energie während des generatorischen Bremsens sowohl in einem Superkondensator als Sekundärspeichermittel als auch in einer herkömmlichen Fahrzeugbatterie gespeichert wird.Furthermore, the WO 2008/000982 A2 a method of recovering electrical energy in a regenerative braking vehicle, wherein electrical energy generated by an electric machine, which may be an alternator, is stored during regenerative braking both in a supercapacitor as secondary storage means and in a conventional vehicle battery.

Aus der US 7,336,002 B2 ist ein Fahrzeugbordnetz bekannt, das einen Bleiakkumulator als Hauptspeichermittel und einen Lithium-Ionen-Akkumulator als Sekundärspeichermittel mit einer gegenüber dem Bleiakkumulator erhöhten Ladeakzeptanz aufweist. Das Sekundärspeichermittel speichert elektrische Energie, die während einer Verzögerung des Fahrzeugs durch einen Generator, der eine mit einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs über einen Riementrieb gekoppelte Lichtmaschine sein kann, erzeugt wird. Das Hauptspeichermittel und das Sekundärspeichermittel sind über einen Gleichspannungswandler miteinander verbunden.From the US 7,336,002 B2 a vehicle electrical system is known, which has a lead-acid battery as the main storage means and a lithium-ion secondary accumulator as a secondary storage means with respect to the lead-acid battery increased charge acceptance. The secondary storage means stores electrical energy generated during deceleration of the vehicle by a generator, which may be an alternator coupled to an internal combustion engine of the vehicle via a belt drive. The main storage means and the secondary storage means are interconnected via a DC-DC converter.

Ferner beschreibt die US 2013/0141231 A1 eine unabhängige Betätigungseinrichtung zur Aktivierung eines rein generatorischen Bremsvorgangs ohne Aktivierung herkömmlicher Reibungsbremsen für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie eine von einer herkömmlichen Bremsleuchte separate Rückleuchte zur Anzeige der rein generatorischen Verzögerung des Fahrzeugs. Furthermore, the describes US 2013/0141231 A1 an independent actuator for activating a purely regenerative braking operation without activating conventional friction brakes for an electric or hybrid vehicle and a separate from a conventional stop lamp tail lamp to indicate the purely generatoric deceleration of the vehicle.

In der US 2014/0012476 A1 ist ein mittels eines Elektromotors antreibbares Kraftfahrzeug offenbart, das sowohl generatorisch mittels des Elektromotors als auch mittels herkömmlicher Reibungsbremsen gebremst wird, wobei der Anteil der Reibungsbremsen am Gesamtbremsmoment anhand der Differenz einer gewünschten Bremsanforderung und des durch den Elektromotor erzeugbaren generatorischen Bremsmoments eingestellt wird.In the US 2014/0012476 A1 a motor vehicle drivable by means of an electric motor is disclosed, which is braked both regeneratively by means of the electric motor and by means of conventional friction brakes, wherein the proportion of friction brakes is set to the total braking torque on the basis of the difference of a desired braking request and the generator generated by the electric generator regenerative braking torque.

Aus der US 2012/0022732 A1 ist ferner ein Mikrohybridfahrzeug mit einer Lichtmaschine und einer elektrochemischen Batterie bekannt, wobei die Batterie während eines Bremsvorgangs durch von der Lichtmaschine erzeugte elektrische Energie geladen wird.From the US 2012/0022732 A1 Further, a micro-hybrid vehicle with an alternator and an electrochemical battery is known, wherein the battery is charged during a braking operation by electrical energy generated by the alternator.

Außerdem ist in der DE 41 02 929 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Bremsenergierückgewinnung durch Zuschalten von Nebenaggregaten beim Bremsen und im Schubbetrieb des Fahrzeugs mit Abspeicherung der hierdurch gewinnbaren Energie in zugehörigen Speichern offenbart, wie zum Beispiel die Abspeicherung von heißem Kühlwasser in einem Zusatzspeicher.Moreover, in the DE 41 02 929 A1 discloses a motor vehicle with a device for braking energy recovery by connecting ancillaries during braking and coasting operation of the vehicle with storage of the energy thereby recoverable in associated storage, such as the storage of hot cooling water in an additional memory.

Des Weiteren beschreibt die DE 41 40 650 A1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Wasserstoff in Fahrzeugen unter Nutzung der Abwärme eines Verbrennungsmotors durch die Reduktion von Wasser mittels eines Katalysators. Der so erzeugte Treibstoff wird dann demselben Motor desselben Fahrzeugs wieder zugeführt.Furthermore, the describes DE 41 40 650 A1 a device for producing hydrogen in vehicles using the waste heat of an internal combustion engine by the reduction of water by means of a catalyst. The fuel thus generated is then returned to the same engine of the same vehicle.

Ferner ist aus der DE 10 2014 213 674 A1 ein Fahrzeug mit wenigstens einem Antriebsmotor, der mittels eines Kühlmittels gekühlt wird, einem Wärmespeicher zum Speichern der an das Kühlmittel abgegebenen Abwärme des Antriebsmotors sowie einem elektrischen Heizgerät für das Kühlmittel bekannt, bei dem ein zum Antrieb des Fahrzeugs vorgesehener Verbrennungsmotor oder eine elektrische Maschine die Abwärme liefern und die elektrische Maschine ferner Rekuperationsenergie zum Betrieb des elektrischen Heizgeräts liefert. Die Temperatur eines in dem Wärmespeicher enthaltenen Wärmespeichermediums wird über einen mittels der Abwärme erreichbaren Wert hinaus erhöht und/oder auf einem solchermaßen erhöhten Wert gehalten, um hierdurch zusätzliche Energie im Fahrzeug speichern zu können.Furthermore, from the DE 10 2014 213 674 A1 a vehicle having at least one drive motor, which is cooled by means of a coolant, a heat accumulator for storing the waste heat emitted to the coolant of the drive motor and an electric heater for the coolant, in which provided for driving the vehicle internal combustion engine or an electric machine, the waste heat and the electric machine further supplies recuperation energy for operation of the electric heater. The temperature of a heat storage medium contained in the heat accumulator is increased beyond a value achievable by means of the waste heat and / or maintained at a value thus increased, in order thereby to be able to store additional energy in the vehicle.

Außerdem beschreibt die DE 10 2012 204 988 A1 einen Wärmespeicher für ein Kühlmittel eines Fahrzeugmotors, der einen flexiblen Speicherbehälter mit einem Innenkörper und einem Außenkörper aufweist, wobei zwischen den beiden Körpern eine Isolation angeordnet ist. Der flexible Aufbau des Wärmespeichers erlaubt eine optimale Anpassung an die jeweiligen Platzverhältnisse im Fahrzeug durch die Wahl der Form des Wärmespeichers.In addition, the describes DE 10 2012 204 988 A1 a heat accumulator for a coolant of a vehicle engine having a flexible storage container with an inner body and an outer body, wherein between the two bodies an insulation is arranged. The flexible design of the heat accumulator allows an optimal adaptation to the respective space conditions in the vehicle by choosing the shape of the heat accumulator.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, die eine verbesserte, effizientere Nutzung der kinetischen Fahrzeugenergie während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs ermöglichen und kostengünstig zu realisieren sind.Against this background, the present invention has the object to provide a motor vehicle with an internal combustion engine and a method for its operation, which allow an improved, more efficient use of the kinetic energy of the vehicle during a braking operation of the vehicle and are inexpensive to implement.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche. This object is achieved by a motor vehicle having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 8. Further particularly advantageous embodiments of the invention disclose the respective subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Erfindungsgemäß weist ein Kraftfahrzeug eine für den Fahrzeugantrieb vorgesehene Verbrennungskraftmaschine, zum Beispiel einen Otto-, Diesel,- Erdgas- oder LPG-Motor, wenigstens eine als Generator betreibbare, mechanisch mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs drehgekoppelte elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie, wenigstens einen Energiespeicher, der zur Speicherung der von der wenigstens einen elektrischen Maschine erzeugten elektrischen Energie mit dieser verbunden ist, wenigstens eine Reibungsbremse zum Verzögern des Fahrzeugs und wenigstens ein Steuergerät zum Steuern der wenigstens einen elektrischen Maschine und des wenigstens einen Energiespeichers sowie der wenigstens einen Reibungsbremse auf.According to the invention, a motor vehicle has an internal combustion engine provided for the vehicle drive, for example an Otto, Diesel, natural gas or LPG engine, at least one electric machine that can be operated as a generator and is mechanically coupled to a drive train of the vehicle to generate electrical energy, at least one energy store at least one friction brake for decelerating the vehicle and at least one control device for controlling the at least one electric machine and the at least one energy storage device and the at least one friction brake for storing the electrical energy generated by the at least one electric machine.

Unter dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs werden hierin alle Komponenten verstanden, die im Fahrzeug die Leistung für den Antrieb generieren und bis auf die Straße übertragen. Bei dem im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug eingesetzten Antriebsstrang, bei dem eine Verbrennungskraftmaschine, zum Beispiel ein Otto-, Diesel,- Erdgas- oder LPG-Motor, eingesetzt wird, zählen dazu insbesondere die Verbrennungskraftmaschine selbst mit dem Schwungrad, die Kurbelwelle, die Kupplung mit dem Fahrzeuggetriebe, bei mehrspurigen Fahrzeugen das Differential, die Antriebswellen oder Steckachsen sowie die Räder. Bei einem mehrspurigen heck- oder allradgetriebenen Fahrzeug kommen noch zusätzliche Gelenkwellen oder Kardanwellen, die Visco-Kupplung, das eventuelle Untersetzungsgetriebe, das Kreuzgelenk oder die Gelenkscheibe, das Mittellager und ggf. Mittendifferential(e) hinzu.The drive train of the motor vehicle is understood here to mean all components which generate the power for the drive in the vehicle and transmit it to the road. In the powertrain used in the motor vehicle according to the invention, in which an internal combustion engine, for example a gasoline, diesel, natural gas or LPG engine, is used, these include in particular the internal combustion engine itself with the flywheel, the crankshaft, the clutch with the vehicle transmission, multi-track vehicles, the differential, the drive shafts or thru axles and the wheels. In a multi-lane rear- or four-wheel drive vehicle additional drive shafts or cardan shafts, the visco-clutch, the possible reduction gear, the universal joint or the flexible disc, the center bearing and possibly center differential (e) are added.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, ein Fahrzeugverzögerungsmoment abhängig von einer von einem Benutzer des Fahrzeugs über ein Bremsbetätigungselement vorgegebenen Bremsanforderung bis zu einem maximal durch die generatorische Last der wenigstens einen elektrischen Maschine erzielbaren Verzögerungsmoment alleine mittels der wenigstens einen elektrischen Maschine bereitzustellen und die dadurch entstehende elektrische Energie in dem wenigstens einen Energiespeicher zu speichern und bei einer über dieses maximal erzielbare Verzögerungsmoment hinausgehenden Bremsanforderung das zusätzliche Fahrzeugverzögerungsmoment zusätzlich auch mittels der wenigstens einen Reibungsbremse bereitzustellen.According to the present invention, the control unit is adapted to provide a vehicle deceleration torque depending on a predetermined by a user of the vehicle via a brake actuator braking request to a maximum achievable by the regenerative load of the at least one electric machine deceleration torque alone means of at least one electric machine and the To store electrical energy resulting therefrom in the at least one energy store and additionally provide the additional vehicle deceleration torque by means of the at least one friction brake at a brake request exceeding this maximum achievable deceleration torque.

Mit anderen Worten wird das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mittels einer seriellen Rekuperationsstrategie verzögert, bei der das Fahrzeugverzögerungsmoment der über das Bremsbetätigungselement vorgegebenen Bremsanforderung bis zu dem maximal durch die generatorische Last erzielbaren Verzögerungsmoment der hierbei im Generatorbetrieb betriebenen wenigstens einen elektrischen Maschine zunächst alleine durch die elektrische Maschine bereitgestellt wird (hierin auch als elektrische Nutzbremsung bezeichnet) und erst bei höheren Fahrzeugverzögerungen die Reibungsbremsen des Kraftfahrzeugs zusätzlich zum Einsatz kommen. Da hierbei die Leistungsfähigkeit der wenigstens einen elektrischen Maschine voll ausgeschöpft wird, erzielt die Nutzbremsung eine maximale Wirkung, bei der die gesamte vor der Fahrzeugverzögerung vorhandene kinetische Fahrzeugenergie bzw. ein maximaler Anteil hiervon in elektrische Energie umgewandelt wird.In other words, the motor vehicle according to the invention is decelerated by means of a serial recuperation strategy in which the vehicle deceleration moment of the braking request predetermined via the brake actuation element is initially provided by the electric machine alone up to the maximum deceleration torque achievable by the regenerative load of the at least one electric machine operated here in generator mode (Also referred to herein as electrical regenerative braking) and only at higher vehicle decelerations, the friction brakes of the motor vehicle are used in addition. Since the performance of the at least one electric machine is fully utilized in this case, the regenerative braking achieves a maximum effect, in which the entire kinetic vehicle energy present before the vehicle deceleration, or a maximum proportion thereof, is converted into electrical energy.

Das Steuergerät kann insbesondere ein elektronisches Steuergerät sein. Auch können mehrere Steuergeräte zur Realisierung der vorstehend beschriebenen Funktion vorgesehen sein, wobei diese Steuergeräte dann in Wirkverbindung miteinander stehen, zum Beispiel bei elektronischen Steuergeräten mittels eines geeigneten Kommunikationsmittels, beispielsweise einem Kommunikationsbus, in datenübertragender Weise miteinander in Verbindung stehen.The control unit may in particular be an electronic control unit. It is also possible to provide a plurality of control devices for implementing the function described above, wherein these control devices are then in operative connection with one another, for example in electronic control devices by means of a suitable communication means, for example a communication bus, in a data-transmitting manner.

Das Bremsbetätigungselement kann beispielsweise ein mit einem Fuß des Benutzers betätigbares Bremspedal oder ein mit einer Hand des Benutzers betätigbarer Bremshebel sein.The brake operating member may be, for example, a brake pedal operable by a foot of the user or a brake lever operable by a user's hand.

Die Drehkopplung der elektrischen Maschine an einem sich während der Fahrzeugbewegung drehenden Teil des Antriebsstrangs kann beispielsweise über eine reibschlüssige Verbindung, zum Beispiel mittels Reibrädern oder eines Riementriebs mit Keilriemen, oder auch über eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise mittels Zahnrädern oder eines Riementriebs mit Zahnriemen, erfolgen. The rotational coupling of the electric machine to a part of the drive train which rotates during the vehicle movement can take place, for example, via a frictional connection, for example by means of friction wheels or a belt drive with V-belts, or via a positive connection, for example by means of toothed wheels or a belt drive with toothed belt.

Gemäß der Erfindung ist die elektrische Maschine eine Lichtmaschine oder ein Startergenerator. Die Lichtmaschine hat hierbei grundsätzlich die Funktion, die elektrischen Verbraucher an Bord des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Der Startergenerator vereint hingegen die Funktion eines Anlassers/Starters der Verbrennungskraftmaschine und einer Lichtmaschine in einer einzigen elektrischen Maschine. Er kann damit sowohl die Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs beschleunigen (starten), als auch im Generatorbetrieb wie die Lichtmaschine elektrische Energie erzeugen. Da die elektrische Maschine zur Erzeugung der während der Fahrzeugverzögerung rekuperierten elektrischen Energie die ohnehin in dem Kraftfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine vorhandene Lichtmaschine bzw. der Startergenerator ist, muss für die Rekuperation der Bremsenergie keine zur Lichtmaschine bzw. zum Startergenerator zusätzliche elektrische Maschine in dem Kraftfahrzeug verbaut werden. Dies vereinfacht den Aufbau und reduziert das Gewicht sowie die Kosten des Kraftfahrzeugs.According to the invention, the electric machine is an alternator or a starter generator. In principle, the alternator has the function of supplying the electrical consumers on board the motor vehicle with electrical energy. In contrast, the starter generator combines the function of a starter / starter of the internal combustion engine and an alternator in a single electric machine. He can thus both the internal combustion engine of the motor vehicle to accelerate (start), as well as generate generator power as the alternator electrical energy. Since the electric machine for generating the electrical energy recuperated during the vehicle deceleration is the alternator or starter generator which is present anyway in the motor vehicle with an internal combustion engine, no additional electric machine for the alternator or starter generator has to be installed in the motor vehicle for recuperation of the braking energy. This simplifies the construction and reduces the weight and the cost of the motor vehicle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liefert die elektrische Maschine im Generatorbetrieb eine maximale elektrische Abgabeleistung von wenigstens 5 kW. Da die elektrische Maschine als Lichtmaschine oder Startergenerator ausgeführt ist, lässt sich hierdurch eine größere Menge elektrischer Energie beim Bremsen des Kraftfahrzeugs rekuperieren als mit einer herkömmlichen Lichtmaschine oder einem herkömmlichen Startergenerator im Generatorbetrieb möglich ist, die derzeit auf eine maximale elektrische Abgabeleistung von etwa maximal 3 kW ausgelegt sind. Mit anderen Worten leistet die elektrische Maschine gemäß dieser Ausgestaltung wenigstens 2000 Watt mehr als eine herkömmliche Lichtmaschine bzw. ein herkömmlicher Startergenerator im Generatorbetrieb.In an advantageous embodiment of the invention, the electric machine delivers a maximum electrical power output of at least 5 kW in generator mode. Since the electric machine is designed as an alternator or starter generator, thereby a larger amount of electrical energy when braking the motor vehicle can recuperate than with a conventional alternator or a conventional starter generator in generator mode is possible, currently at a maximum electrical power output of about 3 kW maximum are designed. In other words, the electric machine according to this embodiment makes at least 2000 watts more than a conventional alternator or a conventional starter generator in the generator mode.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine im Generatorbetrieb eine Nennausgangsspannung von wenigsten 12 V liefert. Hierdurch lässt sich die elektrische Maschine, insbesondere die Lichtmaschine oder der Startergenerator, unmittelbar mit einem herkömmlichen 12-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs koppeln, in das die elektrische Maschine die von ihr erzeugte elektrische Energie einspeisen kann. A further advantageous embodiment of the invention provides that the electric machine delivers a rated output voltage of at least 12 V in the generator mode. This allows the electric machine, in particular the alternator or the starter generator, directly with a conventional 12-volt electrical system of the motor vehicle, in which the electric machine can feed the electrical energy generated by it.

Besonders bevorzugt kann in einem solchen Fall der Energiespeicher als eine elektrische Batterie mit einer Nennspannung von ebenfalls wenigstens 12 V ausgebildet sein, die einen Teil des 12-Volt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs bildet.Particularly preferably, in such a case, the energy store can be designed as an electric battery with a nominal voltage of at least 12 V, which forms part of the 12-volt electrical system of the motor vehicle.

In besonders einfacher und kostengünstiger Ausführung kann eine solche 12-Volt-Batterie als herkömmliche Blei-Säure-Batterie ausgebildet sein, die durch die von der elektrischen Maschine während der Fahrzeugverzögerung rekuperierten elektrischen Energie geladen wird.In a particularly simple and cost-effective embodiment, such a 12-volt battery can be designed as a conventional lead-acid battery, which is charged by the electrical energy recuperated by the electric machine during the vehicle deceleration.

Um die Menge an in dem Energiespeicher speicherbarer elektrischer Energie weiter zu erhöhen, kann eine derartige 12-Volt-Batterie beispielsweise auch als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein, die allgemein eine deutlich größere Ladeakzeptanz sowie eine höhere Kapazität aufweist, als eine herkömmliche Blei-Säure-Batterie.In order to further increase the amount of electrical energy that can be stored in the energy store, such a 12-volt battery can, for example, also be embodied as a lithium-ion battery, which generally has a much greater charge acceptance and a higher capacity than a conventional lead. acid battery.

Eine besonders vorteilhafte, da kostengünstige und gewichtsreduzierende Ausgestaltung der Erfindung sieht beispielsweise eine elektrische Maschine mit einer Nennausgangsspannung von 12 V, insbesondere eine Lichtmaschine oder einen Startergenerator, in Kombination mit einer elektrischen 12-Volt-Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeicher vor, die ein 12-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs bilden. Da die elektrische Maschine als Lichtmaschine oder Startergenerator ausgebildet ist, soll diese in vorteilhafter Weise eine maximale Abgabeleistung liefern, die wenigstens 2000 Watt über der maximalen Abgabeleistung einer herkömmlichen Lichtmaschine bzw. eines im Generatorbetrieb betriebenen Startergenerators liegt, also zum Beispiel wenigstens 5 kW. Da Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen gewöhnlich bereits mit einem 12-Volt-Bordnetz zur Versorgung der elektrischen Verbraucher im Kraftfahrzeug ausgestattet sind, ist bei dieser Ausgestaltung in vorteilhafter Weise lediglich eine 12-Volt-Lithium-Ionen-Batterie mit ausreichend hoher Ladeakzeptanz und Kapazität vorzusehen sowie eine als Generator betreibbare elektrische Maschine, die als Lichtmaschine oder Startergenerator ausgebildet ist, zur Rekuperation der bei einer Fahrzeugverzögerung entstehenden elektrischen Energie. Somit weist ein derartiges Kraftfahrzeug einen vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Aufbau auf, wobei ein Maximum an kinetischer Fahrzeugenergie rekuperierbar ist.A particularly advantageous, as cost-effective and weight-reducing embodiment of the invention, for example, provides an electric machine with a nominal output voltage of 12 V, in particular an alternator or a starter generator, in combination with an electric 12 volt lithium-ion battery as an energy storage before, the Form 12-volt electrical system of the motor vehicle. Since the electric machine is designed as an alternator or starter generator, this should advantageously deliver a maximum power output, which is at least 2000 watts above the maximum power output of a conventional alternator or starter generator operated in generator mode, ie for example at least 5 kW. Since motor vehicles with internal combustion engines are usually already equipped with a 12-volt electrical system for supplying the electrical consumers in the motor vehicle, in this embodiment advantageously only a 12-volt lithium-ion battery with sufficiently high charge acceptance and capacity and provide a As a generator operable electric machine, which is designed as an alternator or starter generator, for recuperation of electrical energy generated during a vehicle deceleration. Thus, such a motor vehicle on a comparatively simple and inexpensive construction, with a maximum of kinetic vehicle energy is recuperated.

Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Maschine im Generatorbetrieb eine Nennausgangsspannung von wenigsten 48 V liefert. Hierdurch lässt sich die elektrische Maschine, insbesondere eine Lichtmaschine oder ein Startergenerator, unmittelbar mit einem 48-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs koppeln, in das die elektrische Maschine die von ihr erzeugte elektrische Energie einspeisen kann. Ein solches 48-Volt-Bordnetz bildet in diesem Fall vorzugsweise ein zu einem herkömmlichen 12-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs paralleles Energieversorgungsnetz des Kraftfahrzeugs. Diese Ausgestaltung mit einer elektrischen Rekuperation auf einer höheren Spannungsebene als 12 Volt ermöglicht eine noch effizientere Nutzung der bei der Fahrzeugverzögerung erzeugten elektrischen Energie.A still further advantageous embodiment of the invention provides that the electric machine supplies a rated output voltage of at least 48 V in the generator mode. As a result, the electric machine, in particular an alternator or a starter generator, can be coupled directly to a 48-volt vehicle electrical system of the motor vehicle, into which the electrical machine can feed the electrical energy generated by it. Such a 48-volt electrical system in this case preferably forms a parallel to a conventional 12-volt electrical system of the motor vehicle power supply network of the motor vehicle. This embodiment with an electrical recuperation at a higher voltage level than 12 volts allows an even more efficient use of the electrical energy generated during vehicle deceleration.

Besonders bevorzugt kann in einem solchen Fall der Energiespeicher als eine elektrische Batterie mit einer Nennspannung von ebenfalls wenigstens 48 V ausgebildet sein, die dann einen Teil des 48-Volt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs bildet. Besonders bevorzugt kann eine solche 48-Volt-Batterie als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein, in welcher die von der elektrischen Maschine während der Fahrzeugverzögerung rekuperierte elektrische Energie hauptsächlich gespeichert wird. Selbstverständlich kann in diesem Fall weiterhin auch eine in einem parallelen 12-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs vorhandene 12-Volt-Batterie durch die rekuperierte elektrische Energie geladen werden, indem die 48-Volt-Nennausgangsspannung der elektrischen Maschine mittels eines entsprechenden Wandlers, zum Beispiel eine Gleichspannungswandlers, auf die 12-Volt-Ebene des 12-Volt-Bordnetzes umgesetzt wird. Particularly preferably, in such a case, the energy store can be designed as an electric battery with a rated voltage of at least 48 V, which then forms part of the 48-volt electrical system of the motor vehicle. Particularly preferably, such a 48-volt battery can be embodied as a lithium-ion battery in which the electrical energy recuperated by the electrical machine during the vehicle deceleration is mainly stored. Of course, in this case, also in a parallel 12-volt electrical system of the vehicle existing 12-volt battery can be charged by the recuperated electrical energy by the 48-volt nominal output voltage of the electric machine by means of a corresponding transducer, for example a DC converter, is converted to the 12-volt level of the 12-volt electrical system.

Selbstverständlich sind auch andere Nennausgangsspannungen als die zuvor beschriebene 12-Volt-Nennausgangsspannung bzw. die 48-Volt-Nennausgangsspannung für die elektrische Maschine sowie für die als elektrischen Energiespeicher ausgebildete Batterie denkbar, zum Beispiel 24 Volt oder 110 Volt.Of course, other rated output voltages than the above-described 12-volt rated output voltage or the 48-volt nominal output voltage for the electric machine as well as designed for electrical energy storage battery are conceivable, for example, 24 volts or 110 volts.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht beispielsweise eine elektrische Maschine mit einer Nennausgangsspannung von 48 V, insbesondere eine Lichtmaschine oder einen Startergenerator, in Kombination mit einer elektrischen 48-Volt-Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeicher vor, die ein 48-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs bilden. Parallel zu dem 48-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs weist dieses weiterhin ein herkömmliches 12-Volt-Bordnetz mit einer elektrischen 12-Volt-Batterie, zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine herkömmliche Blei-Säure-Batterie, auf. Sowohl das 12-Volt-Bordnetz als auch das 48-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs werden hierbei von der elektrischen Maschine, die als Lichtmaschine oder Startergenerator ausgebildet ist, gespeist, wobei die elektrische Maschine in diesem Fall über einen entsprechenden elektrischen Wandler, insbesondere einen Gleichspannungswandler, an das 12-Volt-Bordnetz gekoppelt ist, um die 48-Volt-Nennausgangsspannung der elektrischen Maschine auf die 12-Volt-Spannungsebene des 12-Volt-Bordnetzes umzusetzen. Mit einem derartigen Aufbau lässt sich eine gegenüber einem Kraftfahrzeug mit nur einem einzigen 12-Volt-Bordnetz noch größere Menge an elektrischer Energie aus der kinetischen Fahrzeugenergie bei einer Fahrzeugverzögerung rekuperieren und im Energiespeicher bzw. den Energiespeichern speichern.A particularly advantageous embodiment of the invention, for example, provides an electrical machine with a nominal output voltage of 48 V, in particular an alternator or a starter generator, in combination with an electric 48-volt lithium-ion battery as energy storage, which is a 48-volt electrical system of the motor vehicle. Parallel to the 48-volt electrical system of the motor vehicle, this further has a conventional 12-volt electrical system with a 12-volt electric battery, for example, a lithium-ion battery or a conventional lead-acid battery on. Both the 12-volt electrical system and the 48-volt electrical system of the motor vehicle are in this case powered by the electric machine, which is designed as an alternator or starter generator, the electric machine in this case via a corresponding electrical converter, in particular a DC-DC converter , to the 12-volt electrical system is coupled to convert the 48-volt rated output voltage of the electric machine to the 12-volt voltage level of the 12-volt electrical system. With such a construction, an even greater amount of electrical energy from the kinetic vehicle energy can be recuperated in a vehicle deceleration and stored in the energy store or the energy stores compared to a motor vehicle with only a single 12-volt vehicle electrical system.

Zur weiteren effizienten Nutzung der rekuperierten elektrischen Energie und zur Vermeidung unnötiger ohmscher Verluste sieht eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der wenigstens eine Energiespeicher räumlich möglichst nahe an der elektrischen Maschine im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Hierdurch lassen sich insbesondere die ohmschen Verluste infolge des Widerstands der zwischen der elektrischen Maschine und dem Energiespeicher zu deren elektrischen Kopplung notwendigen Verkabelung weitestgehend reduzieren.For further efficient use of the recuperated electrical energy and to avoid unnecessary ohmic losses, a still further advantageous embodiment of the invention provides that the at least one energy store is arranged spatially as close as possible to the electric machine in the motor vehicle. As a result, in particular, the ohmic losses due to the resistance of the necessary between the electrical machine and the energy storage to the electrical coupling cabling can be largely reduced.

Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Energiespeicher als Wärmespeicher mit einem elektrischen Heizgerät ausgebildet ist, wobei das Heizgerät mittels der durch die elektrische Maschine erzeugten elektrischen Energie betreibbar ist und der Wärmespeicher die an ein die Verbrennungskraftmaschine kühlendes Kühlmittel abgegebenen Abwärme der Verbrennungskraftmaschine speichert und die Temperatur eines in dem Wärmespeicher enthaltenen Wärmespeichermediums mittels des elektrischen Heizgeräts über einen mittels der Abwärme erreichbaren Wert hinaus erhöhbar ist und auf einem solchermaßen erhöhten Wert haltbar ist. Hierdurch lässt sich bei der Rekuperation der kinetischen Fahrzeugenergie während einer Fahrzeugverzögerung die von der elektrischen Maschine erzeugte elektrische Energie wenigstens teilweise in Wärmeenergie umwandeln und speichern, zum Beispiel wenn der Ladezustand eines oder mehrerer anderer, elektrischen Energiespeicher ausreichend hoch ist und/oder wenn gerade keine hohe elektrische Anforderung durch die elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs gestellt wird.A still further advantageous embodiment of the invention provides that the energy storage is designed as a heat accumulator with an electric heater, wherein the heater is operated by means of the electric power generated by the electric machine and the heat accumulator to the exhaust of the internal combustion engine cooling agent waste heat of the internal combustion engine stores and the temperature of a heat storage medium contained in the heat storage medium can be increased by means of the electric heater over a reachable by means of the waste heat value and is durable on such an increased value. As a result, during recuperation of the kinetic vehicle energy during a vehicle deceleration, the electrical energy generated by the electric machine can be at least partially converted into heat energy and stored, for example if the state of charge of one or more other electrical energy storage devices is sufficiently high and / or if not high electrical requirement is made by the electrical consumers of the motor vehicle.

Der als Wärmespeicher ausgebildete Energiespeicher ermöglicht es, die im Wärmespeichermedium enthaltene Wärme je nach Umgebungstemperatur mindestens 24 Stunden lang zu halten. Hierdurch lassen sich Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch und entsprechend weniger Schadstoffemissionen erzielen. Die während einer Fahrt und/oder bei deren Beendigung im Wärmespeicher gespeicherte Wärme wird dazu genutzt, die Verbrennungskraftmaschine und gegebenenfalls den Antriebsstrang bei erneuter Inbetriebnahme möglichst schnell wieder auf ihre/seine Betriebstemperatur zu bringen, was die Reibungsverluste im Verbrennungsmotor und im Antriebsstrang wesentlich verringert und es erlaubt, ein hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen optimales Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen. Die gespeicherte Wärme kann auch dazu genutzt werden, andere Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel einen als elektrische Batterie ausgebildeten Energiespeicher und/oder den Fahrzeuginnenraum schnell zu erwärmen.The trained as a heat storage energy storage makes it possible to keep the heat contained in the heat storage medium depending on the ambient temperature for at least 24 hours. As a result, savings in fuel consumption and correspondingly lower pollutant emissions can be achieved. The stored during a trip and / or at the end of the heat storage heat is used to bring the internal combustion engine and possibly the powertrain as soon as possible to bring back to its / its operating temperature, which significantly reduces the friction losses in the engine and in the drive train and it allows to produce an optimal fuel-air mixture in terms of fuel consumption and emissions. The stored heat can also be used to quickly heat other vehicle components, such as an energy storage designed as an electric battery and / or the vehicle interior.

Bevorzugt kann der als Wärmespeicher ausgebildete Energiespeicher weiterhin einen flexiblen Speicherbehälter mit einem Innenkörper und einem Außenkörper aufweisen, wobei zwischen den beiden Körpern eine Isolation angeordnet ist. Der flexible Aufbau des Wärmespeichers erlaubt eine optimale Anpassung an die jeweiligen Platzverhältnisse im Fahrzeug durch die Wahl der Form des Wärmespeichers.Preferably, the heat accumulator formed as a heat storage device may further comprise a flexible storage container having an inner body and an outer body, wherein between the two bodies an insulation is arranged. The flexible design of the heat accumulator allows an optimal adaptation to the respective space conditions in the vehicle by choosing the shape of the heat accumulator.

Der vorstehend beschriebene, als Wärmespeicher ausgebildete Energiespeicher lässt sich selbstverständlich ebenfalls sowohl mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher kombinieren, zum Beispiel mit einem als 12-Volt-Batterie ausgebildeten elektrischen Energiespeicher und/oder mit einem als 48-Volt-Batterie ausgebildeten elektrischen Energiespeicher. Andere Spannungswerte für die elektrischen Energiespeicher sind selbstverständliche ebenfalls möglich, wie bereits hierin erwähnt wurde.The above-described, designed as a heat storage energy storage can of course also combine both with at least one electrical energy storage, for example, designed as a 12-volt battery electrical energy storage and / or designed as a 48-volt battery electrical energy storage. Other voltage values for the electrical energy storage are of course also possible, as already mentioned herein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug mit einer für den Fahrzeugantrieb vorgesehenen Verbrennungskraftmaschine, wenigstens einer als Generator betreibbaren, mechanisch mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs drehgekoppelten elektrischen Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie, wenigstens einem Energiespeicher, der zur Speicherung der von der wenigstens einen elektrischen Maschine erzeugten elektrischen Energie mit dieser verbunden ist, und wenigstens einer Reibungsbremse zum Verzögern des Fahrzeugs ausgestattet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass das Fahrzeug abhängig von einer von einem Benutzer des Fahrzeugs über ein Bremsbetätigungselement vorgegebenen Bremsanforderung bis zu einem maximal durch die generatorische Last der wenigstens einen elektrischen Maschine erzielbaren Verzögerungsmoment alleine mittels der wenigstens einen elektrischen Maschine verzögert wird und die dadurch entstehende elektrische Energie im Energiespeicher gespeichert wird und bei einer über dieses maximal erzielbare Verzögerungsmoment hinausgehenden Bremsanforderung das Fahrzeug zusätzlich auch mittels der wenigstens einen Reibungsbremse des Fahrzeugs verzögert wird, wobei die während der Fahrzeugverzögerung erzeugte und in dem wenigstens einen Energiespeicher gespeicherte elektrische Energie durch eine Lichtmaschine oder einen Startergenerator erzeugt wird.According to a further aspect of the invention, a method is provided for operating a motor vehicle, the motor vehicle having an internal combustion engine provided for the vehicle drive, at least one electric machine operable as a generator and mechanically coupled to a drive train of the vehicle for generating electrical energy, at least one energy store, which is connected to store the electrical energy generated by the at least one electric machine with the latter, and at least one friction brake for decelerating the vehicle is equipped. The inventive method provides that the vehicle is delayed depending on a predetermined by a user of the vehicle via a brake actuator braking demand up to a maximum recoverable by the regenerative load of at least one electric machine deceleration torque alone by means of at least one electric machine and the resulting electrical energy is stored in the energy storage and at a beyond this maximum achievable deceleration moment beyond braking request, the vehicle is additionally delayed by means of at least one friction brake of the vehicle, wherein the generated during the vehicle deceleration and stored in the at least one energy storage electrical Energy is generated by an alternator or a starter generator.

Bezüglich der Wirkungen und Vorteile eines derartigen Verfahrens wird an dieser Stelle auf die vorhergehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs verwiesen, da diese sinngemäß auch auf das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung finden.With regard to the effects and advantages of such a method, reference is made at this point to the preceding description of the motor vehicle according to the invention, since they apply mutatis mutandis to the inventive method.

Das vorbeschriebene Verfahren kann vorzugsweise durch wenigstens ein Steuergerät, besonders bevorzugt durch wenigstens ein elektronisches Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden.The above-described method can preferably be carried out by at least one control unit, more preferably by at least one electronic control unit of the motor vehicle.

Eine im Aufbau besonders einfache und damit kostengünstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kraftfahrzeug alleine durch die Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Die elektrische Maschine, insbesondere eine Lichtmaschine oder ein Startergenerator, dient somit lediglich der Rekuperation der kinetischen Fahrzeugenergie während einer Fahrzeugverzögerung und nicht dem Antrieb des Kraftfahrzeugs.A structurally particularly simple and thus cost-effective embodiment of the invention provides that the motor vehicle is driven solely by the internal combustion engine. The electric machine, in particular an alternator or a starter generator, thus serves only to recuperate the kinetic energy of the vehicle during a vehicle deceleration and not to drive the motor vehicle.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of non-limiting embodiments of the invention, which is explained in more detail below with reference to the drawing. In this drawing show schematically:

1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, 1 a top view of a first embodiment of a motor vehicle according to the invention,

2 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und 2 a plan view of a second embodiment of a motor vehicle according to the invention and

3 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. 3 a plan view of a third embodiment of a motor vehicle according to the invention.

In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, equivalent parts are always provided with the same reference numerals with respect to their function, so that these are usually described only once.

1 stellt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 dar. Wie zu erkennen ist, weist das Kraftfahrzeug 1 eine für den Fahrzeugantrieb vorgesehene Verbrennungskraftmaschine 2, beispielsweise einen Otto-, Diesel,- Erdgas- oder LPG-Motor, auf, die in 1 mit vier Zylindern dargestellt ist. Selbstverständlich kann die Verbrennungskraftmaschine 2 auch mehr oder weniger Zylinder aufweisen. 1 shows a plan view of a first embodiment of a motor vehicle according to the invention 1 As can be seen, the motor vehicle 1 an intended for the vehicle drive internal combustion engine 2 For example, a gasoline, diesel, natural gas or LPG engine, which in 1 is shown with four cylinders. Of course, the internal combustion engine 2 also have more or less cylinders.

Des Weiteren weist das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 eine als Generator betreibbare, mechanisch mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs 1 drehgekoppelten elektrischen Maschine 3 zur Erzeugung elektrischer Energie auf. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 1 ist die elektrische Maschine 3 eine Lichtmaschine oder ein Startergenerator, die in diesem Beispiel direkt mit der Verbrennungskraftmaschine 2, zum Beispiel mit ihrer Kurbelwelle (nicht dargestellt) oder ihrem Schwungrad (nicht dargestellt), drehgekoppelt ist. Die Drehkopplung zwischen der elektrischen Maschine 3 und einem sich während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 2 drehenden Teils kann über eine reibschlüssige Verbindung, zum Beispiel mittels Reibrädern oder eines Riementriebs mit Keilriemen, oder auch über eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise mittels Zahnrädern oder eines Riementriebs mit Zahnriemen, erfolgen. Bei der dargestellten Ausführungsform des Kraftfahrzeugs 1 liefert die elektrische Maschine 3 eine Nennausgangsspannung von 12 Volt und eine maximale elektrische Abgabeleistung von wenigstens 5 kW, was in etwa 2000 Watt mehr Abgabeleistung entspricht, als heute übliche Lichtmaschinen oder Startergeneratoren zu liefern vermögen.Furthermore, the in 1 illustrated motor vehicle 1 an operable as a generator, mechanically with a drive train of the vehicle 1 Rotary coupled electric machine 3 for generating electrical energy. At the in 1 shown embodiment of the motor vehicle 1 is the electric machine 3 an alternator or a starter generator, which in this example directly with the internal combustion engine 2 , for example with its crankshaft (not shown) or its flywheel (not shown), is rotationally coupled. The rotary coupling between the electric machine 3 and one during operation of the internal combustion engine 2 rotating part can via a frictional connection, for example by means of friction wheels or a belt drive with V-belt, or via a positive connection, for example by means of gears or a belt drive with timing belt, take place. In the illustrated embodiment of the motor vehicle 1 delivers the electric machine 3 a rated output voltage of 12 volts and a maximum electrical power output of at least 5 kW, which corresponds to about 2000 watts more power output than today conventional alternators or starter generators are able to deliver.

Wie 1 weiter zu entnehmen ist, umfasst das Kraftfahrzeug 1 außerdem einen ersten Energiespeicher 4 und einen zweiten Energiespeicher 5, die beide zur Speicherung der von der elektrischen Maschine 3 im Generatorbetrieb erzeugten elektrischen Energie mit dieser verbunden sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 1 ist der Energiespeicher 4 eine elektrische 12-Volt-Batterie, die in diesem Fall als herkömmliche Blei-Säure-Batterie ausgebildet ist. Der Energiespeicher 4 ist über entsprechende, in 1 angedeutete Verbindungskabel mit der elektrischen Maschine 3 elektrisch verbunden.As 1 can be further seen, includes the motor vehicle 1 also a first energy storage 4 and a second energy storage 5 , both of which are stored by the electric machine 3 generated in generator mode electrical energy are connected to this. In the illustrated embodiment of the motor vehicle 1 is the energy storage 4 a 12 volt electrical battery, which in this case is a conventional lead-acid battery. The energy storage 4 is about appropriate, in 1 indicated connection cable with the electric machine 3 electrically connected.

Die Ausführungsform des in 1 dargestellten Kraftfahrzeugs 1 weist ein einziges 12-Volt-Bordnetz zur Versorgung der elektrischen Verbraucher auf.The embodiment of the in 1 shown motor vehicle 1 has a single 12-volt electrical system for the supply of electrical consumers.

Der zweite Energiespeicher 5 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 1 als Wärmespeicher mit einem elektrischen Heizgerät 6 ausgebildet. Das Heizgerät 6 ist mittels der durch die elektrische Maschine 3 erzeugten elektrischen Energie betreibbar und dementsprechend elektrisch mit der elektrischen Maschine 3 über entsprechende elektrische Verbindungskabel verbunden. Der Wärmespeicher 5 ist dazu eingerichtet, die an ein die Verbrennungskraftmaschine 2 kühlendes Kühlmittel abgegebenen Abwärme der Verbrennungskraftmaschine 2 zu speichern. Außerdem kann mittels des elektrischen Heizgeräts 6 die Temperatur eines in dem Wärmespeicher 5 enthaltenen Wärmespeichermediums über einen mittels der Abwärme der Verbrennungskraftmaschine 2 erreichbaren Wert hinaus erhöht werden und auf einem solchermaßen erhöhten Wert gehalten werden, um so wenigstens einen Teil der von der elektrischen Maschine 3 während einer Fahrzeugverzögerung erzeugten elektrischen Energie in Wärmeenergie umzuwandeln und in dem Wärmespeicher 5 zu speichern.The second energy storage 5 is in the illustrated embodiment of the motor vehicle 1 as a heat storage with an electric heater 6 educated. The heater 6 is by means of the electric machine 3 generated electric power operable and accordingly electrically with the electric machine 3 connected via appropriate electrical connection cable. The heat storage 5 is set to a the internal combustion engine 2 cooling coolant emitted waste heat of the internal combustion engine 2 save. In addition, by means of the electric heater 6 the temperature of one in the heat storage 5 contained Heat storage medium via a means of waste heat of the internal combustion engine 2 can be increased and maintained at such an increased value to at least a part of the electric machine 3 to convert electrical energy generated during a vehicle deceleration into heat energy and in the heat storage 5 save.

Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist ferner in an sich bekannter Weise je eine Reibungsbremse (nicht dargestellt) für jedes Rad (ebenfalls nicht dargestellt) zum Verzögern des Fahrzeugs 1 auf.This in 1 illustrated motor vehicle 1 also has a friction brake (not shown) for each wheel (also not shown) for decelerating the vehicle in a manner known per se 1 on.

In 1 ist weiterhin ein elektronisches Steuergerät 7 zu erkennen, das die elektrische Maschine 3 und die beiden Energiespeicher 4 und 5 sowie die Reibungsbremsen steuert. Hierzu ist mit dem Steuergerät 7 außerdem ein Bremsbetätigungselement 8, in dem hier gezeigten Fall ein Bremspedal, verbunden. Auf diese Weise kann das Steuergerät 7 eine von einem Benutzer des Fahrzeugs 1 über das Bremsbetätigungselement 8 vorgegebene Bremsanforderung erfassen, indem diesem zum Beispiel die augenblickliche Stellung des Bremspedals 8 übermittelt wird. In 1 is still an electronic control unit 7 to recognize that the electric machine 3 and the two energy stores 4 and 5 and controls the friction brakes. This is with the control unit 7 also a brake actuator 8th , in the case shown here a brake pedal, connected. In this way, the controller 7 one by a user of the vehicle 1 over the brake actuator 8th detect predetermined braking request by this, for example, the current position of the brake pedal 8th is transmitted.

Das Steuergerät 7 ist nun dazu eingerichtet, ein Fahrzeugverzögerungsmoment abhängig von der von dem Benutzer des Fahrzeugs 1 über das Bremsbetätigungselement 8 vorgegebenen Bremsanforderung bis zu einem maximal durch die generatorische Last der elektrischen Maschine 3 erzielbaren Verzögerungsmoment alleine mittels der elektrischen Maschine 3 bereitzustellen und die dadurch entstehende elektrische Energie in beiden Energiespeichern 4 und 5 zu speichern und bei einer über dieses maximal erzielbare Verzögerungsmoment hinausgehenden Bremsanforderung das zusätzliche Fahrzeugverzögerungsmoment zusätzlich auch mittels der Reibungsbremsen bereitzustellen. Auf diese Weise ist die gesamte kinetische Energie des Kraftfahrzeugs 1 vor der Verzögerung bzw. wenigstens ein maximaler Anteil dieser durch die im Generatorbetrieb betriebenen elektrischen Maschine 3 rekuperierbar und in den Energiespeichern 4 und 5 speicherbar.The control unit 7 is now adapted to a vehicle deceleration torque depending on the user of the vehicle 1 over the brake actuator 8th predetermined braking request up to a maximum by the regenerative load of the electric machine 3 recoverable delay torque alone by means of the electric machine 3 to provide and the resulting electrical energy in both energy storage 4 and 5 store and at a more than this maximum recoverable deceleration moment beyond braking request to provide the additional vehicle deceleration also in addition by means of the friction brakes. In this way, the total kinetic energy of the motor vehicle 1 before the delay or at least a maximum proportion of these by the electric machine operated in the generator mode 3 Recuperable and in the energy storage 4 and 5 storable.

2 stellt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 10 dar. Das Kraftfahrzeug 10 weist ähnlich wie das Kraftfahrzeug 1 aus 1 ein 12-Volt-Bordnetz auf, das von der elektrischen Maschine 3 mit einer Nennausgangsspannung von 12 Volt im Generatorbetrieb gespeist wird. Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 10 umfasst jedoch einen Energiespeicher 11, der im Vergleich zur 12-Volt-Blei-Säure-Batterie 4 aus 1 eine deutlich höhere Ladeakzeptanz und eine wesentlich größeren Kapazität aufweist. Der Energiespeicher 11 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als 12-Volt-Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet. 2 shows a plan view of a second embodiment of a motor vehicle according to the invention 10 dar. The motor vehicle 10 has similar to the motor vehicle 1 out 1 a 12 volt electrical system on top of the electric machine 3 is supplied with a nominal output voltage of 12 volts in generator mode. This in 2 shown embodiment of the motor vehicle 10 but includes an energy storage 11 That's compared to the 12 volt lead-acid battery 4 out 1 has a significantly higher charge acceptance and a much larger capacity. The energy storage 11 is formed in the illustrated embodiment as a 12 volt lithium-ion battery.

3 stellt eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 12 dar. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug 12 eine als Generator betreibbare, mechanisch mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs 12, hier der Verbrennungskraftmaschine 2, drehgekoppelte elektrische Maschine 13 zur Erzeugung elektrischer Energie auf. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die elektrische Maschine 13 bevorzugt als Lichtmaschine oder Startergenerator ausgeführt. Im Unterschied zu den zuvor in den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen liefert die elektrische Maschine 13 jedoch eine Nennausgangsspannung von 48 Volt. 3 shows a plan view of a third embodiment of a motor vehicle according to the invention 12 In this embodiment, the motor vehicle 12 an operable as a generator, mechanically with the drive train of the vehicle 12 , here the internal combustion engine 2 , rotary electric machine 13 for generating electrical energy. As in the previously described embodiments, the electric machine 13 preferably designed as an alternator or starter generator. In contrast to the previously in the 1 and 2 described embodiments provides the electrical machine 13 however, a nominal output voltage of 48 volts.

Wie 3 zu entnehmen ist, weist das Kraftfahrzeug 12 sowohl ein 12-Volt-Bordnetz als auch ein paralleles 48-Volt-Bordnetz auf. Das 12-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs 12 umfasst ferner einen ersten Energiespeicher 14, der als 12-Volt-Batterie, zum Beispiel als Blei-Säure-Batterie, ausgebildet ist. Das 48-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs 12 umfasst hingegen einen zweiten Energiespeicher 15, der als 48-Volt-Batterie, zum Beispiel als Lithium-Ionen-Batterie, ausgebildet ist. Wie in 3 zu erkennen ist, ist die elektrische Maschine 13 sowohl mit dem ersten Energiespeicher 14 als auch mit dem zweiten Energiespeicher 15 elektrisch verbunden. Da die elektrische Maschine 13 jedoch eine Nennausgangsspannung von 48 Volt liefert, ist in die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 13 und der 12-Volt-Batterie 14 ein Gleichspannungswandler 16 eingefügt, der die Nennausgangsspannung der elektrischen Maschine 13 von 48 Volt auf die Nennspannung des 12-Volt-Bordnetzes von 12 Volt umsetzt. Der zweite Energiespeicher 15 (48-Volt-Batterie) kann hingegen direkt von der elektrischen Maschine 13 gespeist werden.As 3 can be seen, the motor vehicle 12 Both a 12-volt electrical system and a parallel 48-volt electrical system. The 12-volt electrical system of the motor vehicle 12 further comprises a first energy store 14 , which is designed as a 12-volt battery, for example as a lead-acid battery. The 48-volt electrical system of the motor vehicle 12 On the other hand, it includes a second energy store 15 which is designed as a 48 volt battery, for example as a lithium-ion battery. As in 3 It can be seen, is the electric machine 13 both with the first energy storage 14 as well as with the second energy storage 15 electrically connected. As the electric machine 13 however, a nominal output voltage of 48 Volt is in the connection between the electric machine 13 and the 12 volt battery 14 a DC-DC converter 16 inserted, which is the nominal output voltage of the electric machine 13 converted from 48 volts to the rated voltage of the 12-volt electrical system of 12 volts. The second energy storage 15 (48-volt battery), however, can directly from the electric machine 13 be fed.

Wenn eines der in den vorangehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Kraftfahrzeuge 1, 10 oder 12 über eine Eingabe durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs 1, 10 bzw. 12 am Bremsbetätigungselement 8 abgebremst, das heißt verzögert, werden soll, wird das Steuergerät 7 zunächst überprüfen, ob die vorgegebene Bremsanforderung alleine durch die generatorische Last der während des Verzögerungsvorgangs im Generatorbetrieb betriebenen elektrischen Maschine 3 bzw. 13 erfüllt werden kann. In diesem Fall steuert das Steuergerät 7 die elektrische Maschine 3 bzw. 13 derart, dass diese das Fahrzeug 1, 10 bzw. 12 alleine durch ihre generatorische Last verzögert. Die hierbei von der elektrischen Maschine 3 bzw. 13 erzeugte elektrische Energie wird in den Energiespeichern 4 und 5 bzw. 11 bzw. 14 und 15 gespeichert, wobei eine Aufteilung des jeweiligen Speicheranteils in den unterschiedlichen Energiespeichern 4 und 5 bzw. 11 bzw. 14 und 15 abhängig von zum Beispiel dem augenblicklichen Ladezustand jedes Energiespeichers 4 und 5 bzw. 11 bzw. 14 und 15 und seiner Kapazität ebenfalls durch das Steuergerät 7 entsprechend gesteuert wird. Die Reibungsbremsen kommen in diesem Fall nicht zum Einsatz. If any of the motor vehicles described in the preceding embodiments 1 . 10 or 12 via an input by a user of the motor vehicle 1 . 10 respectively. 12 on the brake actuator 8th Braking, that is to say delayed, is to be the control unit 7 first check whether the predetermined braking request is solely due to the regenerative load of the electrical machine operated during the deceleration process in generator operation 3 respectively. 13 can be fulfilled. In this case, the controller controls 7 the electric machine 3 respectively. 13 such that this is the vehicle 1 . 10 respectively. 12 delayed solely by its regenerative load. The case of the electric machine 3 respectively. 13 generated electrical energy is stored in the energy storage 4 and 5 respectively. 11 respectively. 14 and 15 stored, wherein a division of the respective memory portion in the different energy stores 4 and 5 respectively. 11 respectively. 14 and 15 depending, for example, on the instantaneous state of charge of each energy store 4 and 5 respectively. 11 respectively. 14 and 15 and its capacity also by the controller 7 is controlled accordingly. The friction brakes are not used in this case.

Übersteigt die vorgegebene Bremsanforderung das maximal durch die generatorische Last der elektrischen Maschine 3 bzw. 13 erzielbare Verzögerungsmoment, steuert das Steuergerät 7 ebenso die Reibungsbremsen des Kraftfahrzeugs 1, 10 bzw. 12 derart an, dass diese zusätzlich zur generatorischen Last der elektrischen Maschine 3 bzw. 13 zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs 1, 10 bzw. 12 herangezogen werden, so dass die vorgegebene Bremsanforderung durch die Summe der Verzögerungsmomente der im Generatorbetrieb betriebenen elektrischen Maschine 3 bzw. 13 sowie der Reibungsbremsen erfüllt wird.If the predetermined braking requirement exceeds the maximum by the regenerative load of the electric machine 3 respectively. 13 achievable deceleration torque controls the controller 7 as well as the friction brakes of the motor vehicle 1 . 10 respectively. 12 such that in addition to the regenerative load of the electric machine 3 respectively. 13 for delaying the motor vehicle 1 . 10 respectively. 12 be used, so that the predetermined braking request by the sum of the deceleration torques of the operated in the generator mode electric machine 3 respectively. 13 and the friction brakes is met.

Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren zu dessen Betrieb sind nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.The above-described motor vehicle according to the invention and the method according to the invention for its operation are not limited to the embodiments disclosed herein, but also encompass equally acting further embodiments.

Es ist beispielsweise nicht erforderlich, die elektrische Maschine unmittelbar mit der Verbrennungskraftmaschine drehzukoppeln, wie in den vorangehenden Ausführungsbeispielen gezeigt ist, sondern sie kann auch mit anderen sich während der Fahrzeugbewegung drehenden Teilen des Antriebsstrangs drehgekoppelt werden. So kann die elektrische Maschine in besonders vorteilhafter Weise beispielsweise auch direkt mit einem Fahrzeuggetriebe drehgekoppelt sein. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad der rekuperierten elektrischen Energie beim Verzögern des Fahrzeugs noch weiter steigern, indem die Verbrennungskraftmaschine während der Fahrzeugverzögerung von dem Getriebe entkoppelt wird und somit keine Arbeit zur Überwindung des Schleppmoments der Verbrennungskraftmaschine aufgebracht werden muss.For example, it is not necessary to spin-couple the electric machine directly to the internal combustion engine as shown in the previous embodiments, but it may also be rotationally coupled to other parts of the drive train rotating during vehicle motion. Thus, the electric machine can be coupled in a particularly advantageous manner, for example, directly with a vehicle transmission. As a result, the efficiency of the recuperated electrical energy when decelerating the vehicle can be further increased by the internal combustion engine is decoupled from the transmission during vehicle deceleration and thus no work to overcome the drag torque of the internal combustion engine must be applied.

Außerdem sind auch andere Kombinationen von zwei, drei oder noch mehr Energiespeichern zur Speicherung der von der elektrischen Maschine bei der Fahrzeugverzögerung erzeugten elektrischen Energie denkbar, als in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gezeigt ist. So kann zum Beispiel eine herkömmliche 12-Volt-Batterie, zum Beispiel eine Blei-Säure- oder eine Lithium-Ionen-Batterie, als ein erster Energiespeicher, die Teil eines 12-Volt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs ist, mit einem wie hierin beschriebenen Wärmespeicher als einem zweiten Energiespeicher und einer 48-Volt-Batterie, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, als dritten Energiespeicher, die Teil eines zum 12-Volt-Bordnetz parallelen 48-Volt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs ist, kombiniert werden. Ebenso sind andere Technologien der als Energiespeicher verwendeten Batterien als zum Beispiel Blei-Säure-Batterien oder Lithium-Ionen-Batterien möglich.In addition, other combinations of two, three or more energy storage devices for storing the electrical energy generated by the electric machine in the vehicle deceleration are conceivable, as shown in the preceding embodiments. For example, a conventional 12-volt battery, such as a lead-acid or lithium-ion battery, as a first energy storage that is part of a 12-volt electrical system of the motor vehicle may have a thermal storage as described herein as a second energy storage and a 48-volt battery, such as a lithium-ion battery, as a third energy storage, which is part of a parallel to the 12-volt electrical system 48-volt electrical system of the motor vehicle combined. Likewise, other technologies of the batteries used as energy storage than, for example, lead-acid batteries or lithium-ion batteries are possible.

Auch ist ein oder sind mehrere elektrische Kondensatoren bzw. Superkondensatoren als Energiespeicher denkbar.Also, one or more electrical capacitors or supercapacitors are conceivable as energy storage.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftfahrzeug motor vehicle
22
Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
33
Elektrische Maschine Electric machine
44
Erster Energiespeicher, 12-Volt-Blei-Säure-Batterie First energy storage, 12 volt lead-acid battery
55
Zweiter Energiespeicher, Wärmespeicher Second energy storage, heat storage
66
Elektrisches Heizgerät Electric heater
77
Steuergerät control unit
88th
Bremsbetätigungselement  Brake actuator
1010
Kraftfahrzeug motor vehicle
1111
Energiespeicher, 12-Volt-Lithium-Ionen-Batterie Energy storage, 12 volt lithium-ion battery
1212
Kraftfahrzeug motor vehicle
1313
Elektrische Maschine Electric machine
1414
Erster Energiespeicher, 12-Volt-Blei-Säure-Batterie First energy storage, 12 volt lead-acid battery
1515
Zweiter Energiespeicher, 48-Volt-Lithium-Ionen-Batterie Second energy storage, 48 volt lithium-ion battery
1616
Gleichspannungswandler DC converter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Kraftfahrzeug mit einer für den Fahrzeugantrieb vorgesehenen Verbrennungskraftmaschine (2), wenigstens einer als Generator betreibbaren, mechanisch mit einem Antriebsstrang (2) des Fahrzeugs (1, 10, 12) drehgekoppelten elektrischen Maschine (3, 13) zur Erzeugung elektrischer Energie, wenigstens einem Energiespeicher (4, 5, 11, 14, 15), der zur Speicherung der von der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) erzeugten elektrischen Energie mit dieser verbunden ist, wenigstens einer Reibungsbremse zum Verzögern des Fahrzeugs (1, 10, 12) und wenigstens einem Steuergerät (7) zum Steuern der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) und des wenigstens einen Energiespeichers (4, 5, 11, 14, 15) sowie der wenigstens einen Reibungsbremse, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (7) dazu eingerichtet ist, ein Fahrzeugverzögerungsmoment abhängig von einer von einem Benutzer des Fahrzeugs (1, 10, 12) über ein Bremsbetätigungselement (8) vorgegebenen Bremsanforderung bis zu einem maximal durch die generatorische Last der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) erzielbaren Verzögerungsmoment alleine mittels der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) bereitzustellen und die dadurch entstehende elektrische Energie in dem wenigstens einen Energiespeicher (4, 5, 11, 14, 15) zu speichern und bei einer über dieses maximal erzielbare Verzögerungsmoment hinausgehenden Bremsanforderung das zusätzliche Fahrzeugverzögerungsmoment zusätzlich auch mittels der wenigstens einen Reibungsbremse bereitzustellen, wobei die elektrische Maschine (3, 13) eine Lichtmaschine oder ein Startergenerator ist.Motor vehicle with an internal combustion engine provided for the vehicle drive ( 2 ), at least one operable as a generator, mechanically with a drive train ( 2 ) of the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) Rotary coupled electrical machine ( 3 . 13 ) for generating electrical energy, at least one energy store ( 4 . 5 . 11 . 14 . 15 ), which is used to store the data from the at least one electrical machine ( 3 . 13 ) is connected to it, at least one friction brake for decelerating the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) and at least one control unit ( 7 ) for controlling the at least one electric machine ( 3 . 13 ) and the at least one energy store ( 4 . 5 . 11 . 14 . 15 ) and the at least one friction brake, characterized in that the control unit ( 7 ) is adapted to provide a vehicle deceleration torque dependent on one of a user of the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) via a brake actuator ( 8th ) predetermined braking request up to a maximum by the regenerative load of the at least one electric machine ( 3 . 13 ) achievable retarding torque alone by means of at least one electric machine ( 3 . 13 ) and the resulting electrical energy in the at least one energy store ( 4 . 5 . 11 . 14 . 15 ) and additionally provide the additional vehicle deceleration torque by means of the at least one friction brake in the event of a braking request exceeding this maximum achievable deceleration torque, wherein the electric machine ( 3 . 13 ) is an alternator or a starter generator. Kraftfahrzeug Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3, 13) im Generatorbetrieb eine maximale elektrische Abgabeleistung von wenigstens 5 kW liefert. Motor vehicle claim 1, characterized in that the electric machine ( 3 . 13 ) provides a maximum electrical power output of at least 5 kW in generator mode. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) im Generatorbetrieb eine Nennausgangsspannung von wenigstens 12 V liefert.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 3 ) provides a nominal output voltage of at least 12V in generator mode. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (13) im Generatorbetrieb eine Nennausgangsspannung von wenigsten 48 V liefert.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 13 ) provides a nominal output voltage of at least 48 V in generator operation. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (5) als Wärmespeicher mit einem elektrischen Heizgerät (6) ausgebildet ist, wobei das Heizgerät (6) mittels der durch die elektrische Maschine (3, 13) erzeugten elektrischen Energie betreibbar ist und der Wärmespeicher die an ein die Verbrennungskraftmaschine (2) kühlendes Kühlmittel abgegebenen Abwärme der Verbrennungskraftmaschine (2) speichert und die Temperatur eines in dem Wärmespeicher (5) enthaltenen Wärmespeichermediums mittels des elektrischen Heizgeräts (6) über einen mittels der Abwärme erreichbaren Wert hinaus erhöhbar ist und auf einem solchermaßen erhöhten Wert haltbar ist.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the energy store ( 5 ) as a heat storage with an electric heater ( 6 ) is formed, wherein the heater ( 6 ) by means of the electrical machine ( 3 . 13 ) generated electrical energy is operable and the heat storage to a the internal combustion engine ( 2 ) cooling coolant emitted waste heat of the internal combustion engine ( 2 ) stores and the temperature of one in the heat storage ( 5 ) heat storage medium by means of the electric heater ( 6 ) can be increased beyond a value achievable by means of the waste heat and is durable on such an increased value. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (4, 11, 14) als eine elektrische Batterie mit einer Nennspannung von wenigstens 12 V ausgebildet ist.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the energy store ( 4 . 11 . 14 ) is formed as an electric battery with a rated voltage of at least 12V. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (15) als eine elektrische Batterie mit einer Nennspannung von wenigstens 48 V ausgebildet ist. Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the energy store ( 15 ) is formed as an electric battery having a rated voltage of at least 48V. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1, 10, 12) mit einer für den Fahrzeugantrieb vorgesehenen Verbrennungskraftmaschine (2), wenigstens einer als Generator betreibbaren, mechanisch mit einem Antriebsstrang (2) des Fahrzeugs (1, 10, 12) drehgekoppelten elektrischen Maschine (3, 13) zur Erzeugung elektrischer Energie, wenigstens einem Energiespeicher (4, 5, 11, 14, 15), der zur Speicherung der von der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) erzeugten elektrischen Energie mit dieser verbunden ist, und wenigstens einer Reibungsbremse zum Verzögern des Fahrzeugs (1, 10, 12), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1, 10, 12) abhängig von einer von einem Benutzer des Fahrzeugs (1, 10, 12) über ein Bremsbetätigungselement (8) vorgegebenen Bremsanforderung bis zu einem maximal durch die generatorische Last der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) erzielbaren Verzögerungsmoment alleine mittels der wenigstens einen elektrischen Maschine (3, 13) verzögert wird und die dadurch entstehende elektrische Energie in dem wenigstens einen Energiespeicher (4, 5, 11, 14, 15) gespeichert wird und bei einer über dieses maximal erzielbare Verzögerungsmoment hinausgehenden Bremsanforderung das Fahrzeug (1, 10, 12) zusätzlich auch mittels der wenigstens einen Reibungsbremse des Fahrzeugs (1, 10, 12) verzögert wird, wobei die während der Fahrzeugverzögerung erzeugte und in dem wenigstens einen Energiespeicher (4, 5, 11, 14, 15) gespeicherte elektrische Energie durch eine Lichtmaschine (3, 13) oder einen Startergenerator (3, 13) erzeugt wird.Method for operating a motor vehicle ( 1 . 10 . 12 ) with an intended for the vehicle drive internal combustion engine ( 2 ), at least one operable as a generator, mechanically with a drive train ( 2 ) of the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) Rotary coupled electrical machine ( 3 . 13 ) for generating electrical energy, at least one energy store ( 4 . 5 . 11 . 14 . 15 ), which is used to store the data from the at least one electrical machine ( 3 . 13 ) and at least one friction brake for decelerating the vehicle ( 1 . 10 . 12 ), characterized in that the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) depending on one of a user of the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) via a brake actuator ( 8th ) predetermined braking request up to a maximum by the regenerative load of the at least one electric machine ( 3 . 13 ) achievable retarding torque alone by means of at least one electric machine ( 3 . 13 ) is delayed and the resulting electrical energy in the at least one energy store ( 4 . 5 . 11 . 14 . 15 ) is stored and at a brake request beyond this maximum achievable deceleration moment the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) additionally by means of at least one friction brake of the vehicle ( 1 . 10 . 12 ) is delayed, wherein the generated during the vehicle deceleration and in the at least one energy storage ( 4 . 5 . 11 . 14 . 15 ) stored electrical energy by an alternator ( 3 . 13 ) or a starter generator ( 3 . 13 ) is produced.
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