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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft hybride Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge mit einem Elektroantrieb. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Betriebsstrategie für hybride Antriebssysteme mit einem aufgeladenen Verbrennungsmotor mit einer abgasgetrieben Aufladeeinrichtung, die einen elektrischen Zusatzantrieb aufweist.
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Technischer Hintergrund
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Hybride Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge weisen in der Regel einen Verbrennungsmotor und einen Elektroantrieb auf, die in geeigneter Weise zusammenwirken, um ein Gesamtantriebsmoment für das Kraftfahrzeug bereitzustellen. Die Betriebsstrategie sieht in der Regel eine Lastaufteilung zwischen den Antriebsaggregaten vor, die in der Regel das Ziel hat, den Kraftstoffverbrauch möglichst zu minimieren und einen elektrischen Energiespeicher, der die Energie für den Elektroantrieb bereitstellt, während des Abfahrens einer zu fahrenden Fahrstrecke zu entladen. Neben dem momentanen Fahrzeugzustand werden dazu auch prädiktive Fahrzeugzustände berücksichtigt, die sich aus einer Betrachtung der noch zu fahrenden Fahrstrecke ergeben.
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Die prädiktive Betriebsstrategie für hybride Antriebssysteme sieht ebenfalls vor, bei einem Schubbetrieb oder bei Bergabfahrten die kinetische Energie des Fahrzeugs zu rekuperieren und den elektrischen Energiespeicher über generatorischen Betrieb des Antriebsmotors entsprechend zu laden. Diesbezüglich sind Energie-Management-Strategien bekannt, die vor einer längeren Gefällefahrt den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers absenken, um ein Aufladepotenzial für die Rekuperation des elektrischen Energiespeichers möglichst zu erhöhen.
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Ein Absenken des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers erfolgt dabei in aller Regel durch Anpassen der Lastaufteilung zugunsten des Elektroantriebs. Es wird so vor einem zu erwartenden Rekuperationsbetrieb ein größerer Anteil der Antriebsleistung durch den Elektroantrieb bereitgestellt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Betreiben eines hybriden Antriebssystems mit einem aufgeladenen Verbrennungsmotor und mit einem Elektroantrieb gemäß Anspruch 1 sowie ein hybrides Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines hybriden Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung, die durch einen elektrischen Unterstützungsantrieb unterstützt wird, und mit einem Elektroantrieb vorgesehen, wobei der Unterstützungsantrieb und der Elektroantrieb mit einem elektrischen Energiespeicher gekoppelt sind, um von diesem elektrische Energie zu erhalten oder diesem durch einen jeweiligen Rekuperationsbetrieb elektrische Energie zuzuführen, mit folgenden Schritten:
- - Prädizieren eines Verlaufs einer Lastanforderung für eine vorausliegende Fahrstrecke;
- - Ermitteln eines prädizierten Verlaufs eines Soll-Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers abhängig von dem prädizierten Verlauf der Lastanforderung;
- - Bestimmen einer Lastaufteilung, die Lastbeiträge des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs zu einem Gesamtantriebsmoment des Antriebssystems angibt, und einer Antriebs- oder Rekuperationsleistung des elektrischen Unterstützungsantriebs abhängig von dem prädizierten Verlauf des Soll-Ladezustands gemäß einer hybriden Betriebsstrategie;
- - Betreiben des hybriden Antriebssystems gemäß der bestimmten Lastaufteilung und Betreiben des elektrischen Unterstützungsantriebs gemäß der Antriebs- oder Rekuperationsleistung.
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Das obige Verfahren basiert auf der grundsätzlichen Idee, während des hybriden Betriebs des Antriebssystems den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers entsprechend prädizierten Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs auf einen Soll-Ladezustand einzustellen. Die prädizierten Betriebszustände können beispielsweise aus einer Streckeninformation, historischen Informationen über gefahrene Fahrstrecken und sonstige Umfeldinformationen in an sich bekannter Weise abgeleitet werden und als eine Lastanforderung des Antriebssystems über die vorausliegende Wegstrecke bereitgestellt werden. Basierend auf der Lastanforderung ergibt sich je nach Betriebsstrategie eine Lastaufteilung, die angibt, welcher Lastbeitrag von dem Elektroantrieb und welcher Lastbeitrag von dem Verbrennungsmotor geliefert werden soll.
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Je nach prädiziertem Verlauf der Lastanforderung für die vorausliegende Fahrstrecke kann abhängig von dem aktuellen Betriebszustand angegeben werden, welcher Lastbeitrag von dem Elektroantrieb bereitgestellt werden muss. Der Lastbeitrag kann einem positiven Lastmoment oder einem negativen Lastmoment entsprechen. Während das positive Lastmoment des Elektroantriebs eine Umsetzung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher in mechanische Antriebsenergie umfasst, wird ein negatives Lastmoment des Elektroantriebs durch einen sogenannten Rekuperationsbetrieb bereitgestellt, in dem mechanische Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie durch generatorischen Betrieb des Elektroantriebs gewandelt wird. Die so bereitgestellte elektrische Rekuperationsenergie kann zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers verwendet werden.
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Je nach Länge bzw. Zeitdauer, während der elektrische Leistung von dem elektrischen Energiespeicher abgerufen bzw. diesem hinzugefügt wird, kann sich der Ladezustand einer vollständigen Entladung oder einer vollständigen Aufladung annähern. Dies kann unter besonderen Umständen dazu führen, dass im Falle der vollständigen Aufladung des elektrischen Energiespeichers keine Rekuperationsenergie mehr zur Aufladung des Energiespeichers verwendet werden kann. Weiterhin ist es denkbar, dass in prädiktiver Betriebsweise ein vorausliegender Streckenabschnitt erkannt wird, durch den mehr Rekuperationsenergie erhalten wird, als in dem elektrischen Energiespeicher aufgrund dessen hohen Ladezustands bzw. geringen verfügbaren Ladekapazität (Aufnahmekapazität für elektrische Energie) gespeichert werden kann. Dadurch entfällt zumindest teilweise die Möglichkeit Energie zu rekuperieren, wenn selbst durch rein elektromotorischen Fahrbetrieb bis zu diesem vorausliegenden Streckenabschnitt, der Ladezustand nicht entsprechend reduziert werden kann. Ferner muss das aus der Rekuparation hervorgerufene Bremsmoment des Kraftfahrzeugs nun durch Reibungsbremsen bewirkt werden, die dadurch abgenutzt werden.
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Es ist daher vorgesehen, den Verbrennungsmotor des hybriden Antriebssystems mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung zu versehen, die zusätzlich einen elektrischen Unterstützungsantrieb aufweist. Der Unterstützungsantrieb ermöglicht es, unter Entnahme von elektrischer Leistung aus dem elektrischen Energiespeicher zusätzliche Ladeleistung zum Bereitstellen von Ladeluft unter einem erhöhten Ladedruck bereitzustellen. Weiterhin kann der Unterstützungsantrieb durch Umsetzen von Abgasenthalpie in einem generatorischen Betrieb elektrische Leistung zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers bereitstellen. Dies ermöglicht die Nutzung eines weiteren Freiheitsgrads bei der Anpassung des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers auf einen durch die prädiktive Betriebsstrategie vorgegebenen Soll-Ladezustand.
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So kann beispielsweise zur Verringerung des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers der Soll-Ladedruck durch Erhöhen des Anteils des Aufladungsbeitrags durch Erhöhung der Leistung für den elektrischen Unterstützungsantrieb bereitgestellt werden. Gleichzeitig wird ein geringerer Aufladungsbeitrag durch die Nutzung von Abgasenthalpie für den Antrieb des Verdichters der Aufladeeinrichtung verwendet. Dadurch verringert sich der Abgasgegendruck, und der Verbrennungsmotor kann effizienter betrieben werden. Somit steht eine weitere Möglichkeit zur Verfügung, während Betriebsphasen, in denen das Antriebsmoment des hybriden Antriebssystems gemeinsam durch Lastbeiträge des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors bereitgestellt wird, den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers sowohl durch den motorischen Betrieb des Elektroantriebs als auch durch den motorischen Betrieb des Unterstützungsantriebs der Aufladeeinrichtung zu verringern.
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Weiterhin kann der Verlauf der Lastanforderung anhand einer noch zu fahrenden Fahrstrecke und anhand von Karteninformationen eine über der Zeit oder den Weg insbesondere in Form eines bereitzustellenden Gesamtantriebsmoments prädiziert werden, wobei insbesondere Geschwindigkeitsvorgaben, Fahrbahngefälle oder -neigung und/oder Wetterbedingungen und/oder die Verkehrslage berücksichtigt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass, wenn festgestellt wird, dass bei einem erkannten Gefälle einer vorausliegenden Fahrstrecke eine Rekuperationsenergie durch den Elektroantrieb bereitgestellt werden wird, die aufgrund des Ladezustands des Energiespeichers nicht speicherbar sein wird, der Unterstützungsantrieb zur Unterstützung der Aufladung angesteuert wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass, wenn festgestellt wird, dass bei einer erkannten Steigung einer vorausliegenden Fahrstrecke ein Bedarf für eine Antriebsenergie für einen Elektroantrieb festgestellt wird, der aufgrund des prädizierten Ladezustands des Energiespeichers nicht abrufbar sein wird, der elektrische Unterstützungsantrieb und / oder der Elektroantrieb zur Aufnahme gespeicherter Energie aktiviert werden.
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Insbesondere kann im Falle einer Betriebsart, die zur Begrenzung einer Abgastemperatur eine Gemischanfettung vorsieht, die Leistungszufuhr zu dem Unterstützungsantrieb relativ zu der Leistungszufuhr zu dem Elektroantrieb priorisiert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere bei einem mager betriebenen Verbrennungsmotor mit einem Schaltgetriebe während einer Schaltpause der Unterstützungsantrieb zur Unterstützung der Aufladung angesteuert werden, um ein Einbrechen eines durch einen Verdichter der Aufladeeinrichtung bereitgestellten Ladedruckes zu vermeiden.
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Es kann vorgesehen sein, dass, wenn festgestellt wird, dass bei einer erkannten Steigung in einer vorausliegenden Fahrstrecke ein Bedarf für eine Antriebsenergie für einen Elektroantrieb festgestellt wird, der aufgrund des prädizierten Ladezustands des Energiespeichers nicht abrufbar sein wird, der Unterstützungsantrieb zur Rekuperation von elektrischer Energie aus dem Abgasmassenstrom mithilfe des Unterstützungsantriebs und/oder der Elektroantrieb zur Generierung elektrischer Energie angesteuert wird.
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Weiterhin kann bei niedriger Auslastung des Verbrennungsmotors bevorzugt der Elektroantrieb zur Generierung elektrischer Energie, bei mittlerer Auslastung des Verbrennungsmotors der Elektroantrieb und der Unterstützungsantrieb gemeinsam zur Generierung elektrischer Energie und bei hoher Auslastung des Verbrennungsmotors bevorzugt der Unterstützungsantrieb zur Rekuperation von elektrischer Energie aus dem Abgas verwendet werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Betreiben des elektrischen Unterstützungsantriebs gemäß der bestimmten Antriebs- oder Rekuperationsleistung abhängig von einer Betriebsart des Verbrennungsmotors zugelassen oder unterbunden werden, und insbesondere bei einer Betriebsart zur Begrenzung einer Abgastemperatur, die eine Gemischanfettung des Betriebs des Verbrennungsmotors vorsieht, unterbunden werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Betreiben eines hybriden Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung, die durch einen elektrischen Unterstützungsantrieb unterstützt wird, und mit einem Elektroantrieb, wobei der Unterstützungsantrieb und der Elektroantrieb mit einem elektrischen Energiespeicher gekoppelt sind, um von diesem elektrische Energie zu erhalten oder diesem durch einen jeweiligen Rekuperationsbetrieb elektrische Energie zuzuführen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:
- - einen Verlauf einer Lastanforderung für eine vorausliegende Fahrstrecke zu prädizieren;
- - einen prädizierten Verlauf eines Soll-Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers abhängig von dem prädizierten Verlauf der Lastanforderung zu ermitteln;
- - eine Lastaufteilung zu bestimmen, die Lastbeiträge des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs zu einem Gesamtantriebsmoment des Antriebssystems angibt, und eine Antriebs- oder Rekuperationsleistung des elektrischen Unterstützungsantriebs abhängig von dem prädizierten Verlauf des Soll-Ladezustands gemäß einer hybriden Betriebsstrategie;
- - das hybride Antriebssystem gemäß der bestimmten Lastaufteilung und den elektrischen Unterstützungsantrieb gemäß der bestimmten Antriebs- oder Rekuperationsleistung zu betreiben.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines hybriden Antriebssystems mit einem aufgeladenen Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb; und
- 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Betreiben des hybriden Antriebssystems der 1.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines hybriden Antriebssystems 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 und einem Elektroantrieb 3, der z.B. über eine gemeinsame Abtriebswelle 5 mit dem Verbrennungsmotor 2 mechanisch gekoppelt ist. Somit können durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 und des Elektroantriebs 3 Lastbeiträge bereitgestellt werden, die sich zu einem Gesamtantriebsmoment summieren, das zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Das Gesamtantriebsmoment setzt sich zusammen aus einem Verbrennungsmotormoment und einem Elektroantriebsmoment, die gemäß einer Betriebsstrategie von einem Steuergerät 10 angefordert werden. Das Steuergerät 10 steuert dazu den Verbrennungsmotor 2 und den Elektroantrieb 3 so an, dass das jeweilige Teilantriebsmoment über die Abtriebswelle 5 bereitgestellt wird. Die Ansteuerung des Verbrennungsmotors 2 und des Elektroantriebs 3 durch die Steuereinheit 10 erfolgt in an sich bekannter Weise basierend auf dem jeweiligen bereitzustellenden Teilantriebsmoment.
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Der Elektroantrieb 3 bezieht elektrische Energie von einem elektrischen Energiespeicher 4, der als wiederaufladbare Batterie ausgebildet sein kann. Der Elektroantrieb 3 ist weiterhin in einem Rekuperationsbetrieb betreibbar, um generatorisch elektrische Energie zu erzeugen und diese zum Aufladen des Energiespeichers 4 bereitzustellen.
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Das Verbrennungsmotorsystem 2 umfasst einen Verbrennungsmotor 21, in dem über ein Luftzuführungssystem 22 Luft zugeführt wird und Verbrennungsabgase über ein Abgasabführungssystem 23 abgeführt werden.
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Es ist ferner eine Aufladeeinrichtung 24 vorgesehen, die im Abgasabführungssystem 23 eine abgasgetriebene Abgasturbine 25 aufweist. Im Luftzuführungssystem ist ein Verdichter 26 vorgesehen, der über eine Laderwelle 27 mit der Abgasturbine 25 mechanisch verbunden ist, um in der Abgasturbine 25 umgesetzte Abgasenthalpie zum Antrieb des Verdichters 26 zu nutzen. Die Aufladeeinrichtung 24 kann einen elektrischen Unterstützungsantrieb 28 umfassen, um zusätzliche Ladeleistung zum Bereitstellen von Ladeluft unter einem erhöhten Ladedruck bereitzustellen. Der elektrische Unterstützungsantrieb 28 ist mit dem elektrischen Energiespeicher 4 gekoppelt, um elektrische Energie zu beziehen.
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Der elektrische Unterstützungsantrieb 28 kann mit der Laderwelle 27 gekoppelt sein, um direkt die mechanische Leistung, die zur Verdichtung der Ladeluft bereitgestellt wird, zu erhöhen oder um durch die Rotation der Laderwelle bereitgestellte mechanische Leistung generatorisch in elektrische Leistung umzuwandeln. Alternativ kann der elektrische Unterstützungsantrieb 28 auch in einem Zusatzverdichter vorgesehen sein, der stromabwärts oder stromaufwärts des Verdichters 26 angeordnet ist, um die Ladeleistung durch eine zweistufige Aufladung zu erhöhen.
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Der elektrische Unterstützungsantrieb 28 ermöglicht es, die Verdichterleistung über ein Maß hinaus zu erhöhen, das durch bloße Umsetzung von bereitstehender Abgasenthalpie nicht erreichbar wäre. Der elektrische Unterstützungsantrieb 28 erhält elektrische Energie von einem dem Energiespeicher 4. Weiterhin kann der elektrische Unterstützungsantrieb 28 generatorisch betrieben werden, um vorhandene mechanische Leistung der Laderwelle 27, die aus Umsetzung von bereitstehender Abgasenthalpie resultiert, in elektrische Energie zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 4 zu wandeln.
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Die Steuereinheit 10 ist mit einer Prädiktionseinheit 11 verbunden, die einen prädizierten Verlauf einer künftigen Lastanforderung an das hybride Antriebssystem 1 bereitstellt. Der prädizierte Verlauf der Lastanforderung kann aus Streckendaten, Fahrverhaltensdaten, historischen Fahrdaten oder über eine Kommunikationsverbindung z.B. von einer Zentraleinheit bereitgestellt werden.
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Der prädizierte Verlauf der Lastanforderung wird mithilfe der Betriebsstrategie für das hybride Antriebssystem 1 in an sich bekannter Weise in einen Verlauf des Soll-Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 umgesetzt. Daraus ergibt sich dann die Lastaufteilung, die die Teilantriebsmomente angibt, die von dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektroantrieb 3 bereitgestellt werden sollen.
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In 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben des hybriden Antriebssystems 1 der 1 dargestellt.
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In Schritt S1 wird dazu der künftige Verlauf der Lastanforderung in der Prädiktionseinheit 11 ermittelt und davon abgerufen. Diese stellt anhand einer noch zu fahrenden Fahrstrecke und anhand von Karteninformationen über der Zeit oder den Weg bestimmte prädizierte Lastanforderungen in Form eines bereitzustellenden Gesamtantriebsmoments dar. Dabei werden insbesondere Geschwindigkeitsvorgaben, Fahrbahngefälle oder -neigung, Wetterbedingungen (Wind, Regen) sowie sonstige Einflüsse auf die zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs benötigte Last (z.B. Beladung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt.
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In Schritt S2 wird gemäß einer in der Steuereinheit 10 implementierten, an sich bekannten Betriebsstrategie ermittelt, in welcher Weise das Gesamtantriebsmoment bereitgestellt werden soll. Dazu kann aus dem Verlauf der Lastanforderung über die vorausliegende Fahrstrecke ein Verlauf eines Soll-Ladezustands für den Energiespeicher 4 ermittelt werden, der für jeden Streckenabschnitt einen Anteil des Lastbeitrags des Elektroantriebs 3 angibt. Mit der momentanen Lastanforderung wird entsprechend wird eine aktuelle Lastaufteilung bestimmt, so dass sich die Höhe des Verbrennungsmotormoments und die Höhe des Elektroantriebsmoments ergibt. Die angewendete Betriebsstrategie sieht in der Regel vor, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, kann jedoch alternativ oder zusätzlich auch andere Optimierungsziele, wie z.B. Reduzierung von Schadstoffemissionen im Stadtverkehr und dergleichen, verfolgen.
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Über den Verlauf des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 wird entsprechend auch festgelegt, ob elektrische Energie rekuperiert oder elektrische Energie verbraucht werden soll. Während eine Anpassung des Soll-Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 über den Elektroantrieb 3 erfolgen kann, sind bei Abweichungen der Lastanforderung von dem prädizierten Verlauf der Lastanforderung Betriebszustände möglich, in denen eine Rekuperation oder eine Entnahme von elektrischer Energie zum Reduzieren des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 nicht in vollem Umfang möglich ist. Insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs sind nur geringe Rekuperations- oder Antriebsleistungen des Elektroantriebs 3 abzurufen. Ist jedoch aufgrund des prädizierten weiteren Streckenverlaufs der Fahrstrecke eine hohe Änderung des Soll-Ladezustands angefordert, kann es notwendig sein, zusätzliche elektrische Energie zu generieren oder elektrische Energie zu verbrauchen, um den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 schnellstmöglich anzupassen.
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Dazu ist vorgesehen, in der Betriebsstrategie die Möglichkeit der Entnahme und Rückführung elektrischer Energie durch den elektrischen Unterstützungsantrieb 28 der Aufladeeinrichtung 24 zu berücksichtigen. Dadurch können Freiheitsgrade bei der Entnahme und Rekuperation von elektrischer Leistung geschaffen werden, die einen flexibleren Betrieb des Motorsystems 1 ermöglicht.
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In Schritt S3 wird überprüft, ob ein Betriebsfall vorliegt, der einen Verbrauch oder Rekuperation elektrischer Energie durch den Unterstützungsantrieb 28 zur Anpassung des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 erfordert, z.B. wenn der Verbrauch oder die Rekuperation elektrischer Energie durch den Elektroantrieb 3 nicht ausreichend ist. Dazu wird eine Lastaufteilung aus dem prädizierten Verlauf der Lastanforderung gemäß einer hybriden Betriebsstrategie in an sich bekannter Weise bestimmt. Aus dem so erhaltenen prädizierten Verlauf der Lastaufteilung ergibt sich ein Verlauf des Soll-Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4, der durch Zufuhr und/oder Entnahme elektrischer Energie eingestellt oder erreicht werden soll. Wird festgestellt, dass ein Betriebsfall vorliegt, der einen Verbrauch oder Rekuperation elektrischer Energie durch den Unterstützungsantrieb 28 zur Anpassung des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 erfordert (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S4 fortgesetzt, andernfalls (Alternative: Nein) wird in Schritt S5 das hybride Antriebssystem 1 in herkömmlicher Weise gemäß der hybriden Betriebsstrategie betrieben und das Verfahren anschließend mit Schritt S1 fortgesetzt.
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In Schritt S4 wird überprüft, ob ein Verbrauch elektrischer Energie durch den Unterstützungsantrieb 28 angefordert wird (Alternative: A1) oder eine Zufuhr elektrischer Energie durch den Unterstützungsantrieb 28 angefordert wird (Alternative: A2).
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Wird ein Verbrauch elektrischer Energie durch den Unterstützungsantrieb 28 angefordert (A1), kann dazu eine Anforderung einer Reduzierung des Soll-Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 auf oder unter eine vorgegebene Ladezustandsschwelle vorgegeben werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn z.B. aufgrund einer vorausliegenden Gefällestrecke eine Rekuperationsenergie zur Verfügung gestellt wird, die bei Ladezuständen des Energiespeichers 4 über der Ladezustandsschwelle nicht vollständig von dem Energiespeicher 4 gespeichert werden kann.
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In einem nachfolgenden Schritt S6 wird der Unterstützungsantrieb 28 entsprechend der Anforderung eines Verbrauchs elektrischer Energie angesteuert, um den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 entsprechend anzusenken. Das Maß der Ansteuerung des Unterstützungsantriebs 28 kann sich dabei nach aktuellen ladezustand, dem Soll-Ladezustand und dem Verbrauch des Elektroantriebs gemäß der Prädiktion bemessen.
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Wird über den elektrischen Unterstützungsantrieb 28 eine erhöhte Ladeleistung bereitgestellt, wird zum Einen ein erhöhter Ladedruck und dadurch ein schnelles Erhöhen eines Verbrennungsmotormoments ermöglicht und zum Anderen wird der Betrieb des Verbrennungsmotors 2 effizienter, da der Abgasgegendruck reduziert werden kann. Der reduzierte Abgasgegendruck ergibt sich aus der geringeren, aus dem Abgasstrom entnommenen Abgasenthalpie.
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Wird eine Rekuparation elektrischer Energie durch den Unterstützungsantrieb 28 angefordert (A2), kann der Verdichter 26 durch den Luftmassenstrom in den Verbrennungsmotor 2 angetrieben werden, so dass über generatorischen Betrieb des Unterstützungsantriebs 28 elektrische Energie erzeugt werden kann. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn z.B. aufgrund einer vorausliegenden Steigungsstrecke eine elektrische Energie benötigt wird, die bei den aktuellen Ladezuständen des Energiespeichers 4 nicht vollständig aus dem Energiespeicher 4 abgerufen werden kann. Dieser Betriebsfall kann in Verbindung mit einer Gefällefahrt gemeinsam mit einem Rekuperationsbetrieb des Elektroantriebs 3 zu einer erhöhten Bereitstellung elektrischer Energie zur Aufladung des Energiespeichers 4 führen.
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In einem nachfolgenden Schritt S7 wird der Unterstützungsantrieb 28 entsprechend der Anforderung eines Verbrauchs elektrischer Energie angesteuert, um den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 entsprechend anzusenken. Das Maß der Ansteuerung des Unterstützungsantriebs 28 kann sich dabei nach aktuellen ladezustand, dem Soll-Ladezustand und dem Verbrauch des Elektroantriebs gemäß der Prädiktion bemessen.
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Insgesamt ermöglicht das obige Verfahren einen weiteren Freiheitsgrad zum Anpassen des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 an einen vorgegebenen Soll-Ladezustand.
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Weiterhin kann bei niedriger Auslastung des Verbrennungsmotors bevorzugt der Elektroantrieb zur Generierung elektrischer Energie, bei mittlerer Auslastung des Verbrennungsmotors der Elektroantrieb und der Unterstützungsantrieb gemeinsam zur Generierung elektrischer Energie und bei hoher Auslastung des Verbrennungsmotors bevorzugt der Unterstützungsantrieb zur Rekuperation von elektrischer Energie aus dem Abgas verwendet werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Betreiben des elektrischen Unterstützungsantriebs gemäß der bestimmten Antriebs- oder Rekuperationsleistung abhängig von einer Betriebsart des Verbrennungsmotors zugelassen oder unterbunden werden, und insbesondere bei einer Betriebsart zur Begrenzung einer Abgastemperatur, die eine Gemischanfettung des Betriebs des Verbrennungsmotors vorsieht, unterbunden werden.
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Eine einfache Betriebsstrategie kann vorsehen, einen Soll-Ladezustand des elektrischen Energiespeichers vor einer Bergabfahrt zu verringern und vor einer Bergauffahrt zu erhöhen, um ein Aufladepotenzial für die Rekuperation von elektrischer Energie zu erhöhen. Dadurch kann vermieden werden, dass eine Rekuperation oder das Bereitstellen elektrischer Antriebsleistung nicht möglich ist, da der elektrische Energiespeicher 4 vollständig gefüllt oder entladen ist.
