DE102019115552A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Hybridelektrokraftfahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridelektrokraftfahrzeuges mit den folgenden Merkmalen bereit: Anhand das Hybridelektrokraftfahrzeug betreffender Kriterien wird eine Entscheidung hinsichtlich einer Aktivierung eines Anhängermodus (12, 13, 14) getroffen (11); und abhängig von der getroffenen Entscheidung wird das Hybridelektrokraftfahrzeug wahlweise in den Anhängermodus (12, 13, 14) versetzt oder eine reguläre Betriebsstrategie (15) verfolgt.Die Erfindung stellt ferner eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium bereit.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridelektrokraftfahrzeuges. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.
  • Stand der Technik
  • Als Hybridauto, Hybridfahrzeug, Hybridelektrofahrzeug oder Hybridelektrokraftfahrzeug (hybrid electric vehicle, HEV) wird in der Antriebstechnik jedwedes Kraftfahrzeug bezeichnet, das von mindestens einem Elektromotor und einem weiteren Energiewandler angetrieben wird. Ein gattungsmäßiges Hybridelektrokraftfahrzeug bezieht seine Antriebsenergie daher in aller Regel aus einer Hochvolt-Traktionsbatterie (HV-Batterie) sowie einem Betriebskraftstofftank.
  • Aus DE102016014 164 A1 ist es bekannt, dass ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug bei reduziertem Beschleunigungsvermögen auf einen vorhandenen Anhänger schließt und eine Betriebsstrategie aktiviert, welche mehr Leistung an Steigungen zur Verfügung stellt.
  • Weiterhin ist es aus der DE102016 125 607 A1 im Zusammenhang mit Hybridfahrzeugen bekannt, ein kurzzeitiges Umschalten des Verbrennungsmotors vom Teillastbetrieb in den Vollastbetrieb dadurch zu vermeiden, dass ein benötigtes Differenzdrehmoment kurzzeitig vom Elektromotor generiert wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridelektrokraftfahrzeuges, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Betriebsstrategie (Momentenverteilung) von Hybridfahrzeugen bei Anhängererkennung so anzupassen, dass eine gezielte Entlastung des Verbrennungsmotors erfolgt und damit auch der Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf bei Bergfahrten durch den Elektromotor (EM) bzw. der elektrische Antriebstrang entlastet wird. Entsprechende Maßnahmen sind eine Anhebung des Ladezustands (state of charge, SOC) der HV-Batterie bei Fahrt in der Ebene und eine gezielte EM-Unterstützung bei Bergfahrten in Betriebspunkten mit hoher Last.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann die Funktion erweitert werden, indem z. B. eine Gewichtsschätzung des Anhängers vorgenommen wird und bei geringem Anhängergewicht keine Änderung der Betriebsstrategie erfolgt. Ebenso kann die Außentemperatur erfasst werden, und bei niedriger Außentemperatur erfolgt ebenfalls keine Änderung der Betriebsstrategie. Dies erlaubt eine Minimierung der Einsatzhäufigkeit einer geänderten Betriebsstrategie im Anhängerbetrieb, was wiederum Effizienz und Lebensdauer des Fahrzeugs bzw. der HV-Komponenten steigert.
  • Ferner kann vorgesehen sein, unter Erfassung von Routendaten bzw. Kartendaten im Anhängermodus den Zielladezustand der HV-Batterie zu berechnen, um eine hinreichende Entlastung des Verbrennungsmotors bei Bergfahrt zu gewährleisten. Dies erlaubt, den erforderlichen Energieinhalt der HV Batterie und damit die Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors bei Fahrt in der Ebene zu minimieren, was wiederum Effizienz und Lebensdauer des Fahrzeugs bzw. der Komponenten steigert.
  • Ferner kann vorgesehen sein, im Anhängermodus anhand des Zielladezustandes den Antriebsmodus des Hybridelektrokraftfahrzeuges zu berechnen, um eine effiziente Verteilung der Antriebsmomente zur gezielten Ladestrategie oder Ladeerhaltung der HV-Batterie oder Entlastung des konventionellen Antriebstrangs zu erreichen und so Bauteilschutz und Effizienz zu verbessern, sowie eine gezielte Ladestrategie der HV Batterie bei Anfahrt zum Berg zu ermöglichen.
  • Figurenliste
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
    • Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Funktion „Hybridstrategie Anhängerbetrieb“.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die einzige Abbildung illustriert die Struktur eines Verfahrens (10) zur Änderung der Hybridstrategie im Anhängerbetrieb. In der Funktion 11 wird berechnet, ob eine Aktivierung der Anhänger-Hybridstrategie aus thermodynamischen Gesichtspunkten, z. B. zum Bauteilschutz der Komponenten im Verbrennungsmotoren-Kühlmittelkreislauf, erforderlich ist. Als Grundvoraussetzung wird anhand des Zustandes „Anhänger gesteckt“ entschieden, ob die Funktion aktiviert wird.
  • Auch eine Gewichtsschätzung des Anhängers kann in die Entscheidung einbezogen werden, ob die Funktion aktiviert werden soll. Unterhalb eines Grenzgewichtes von z. B. 1000 kg kann die Aktivierung der Funktion aus Bauteilschutzgründen unter genormten Betriebsbedingungen verzichtbar sein.
  • Gemäß einer komplexeren Ausführungsform wird zudem anhand der Außenluft- bzw. prognostizierten Außenlufttemperatur entschieden, ob die Funktion aktiviert werden soll. Unterhalb einer Grenztemperatur von z. B. 15 °C kann die Aktivierung der Funktion aus Bauteilschutzgründen unter im übrigen genormten Betriebsbedingungen verzichtbar sein.
  • Als Eingangsgröße kommen mit steigender Intelligenz der Funktion auch die Routendaten bzw. Kartendaten in Betracht. In diesem Fall wird z. B. anhand von Streckenlänge und Steigungsprofil entschieden, ob die Funktion aktiviert werden soll. Bei Fahrt im Flachland kann eine Aktivierung der Funktion verzichtbar sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung schließlich wird das gelernte Fahrerverhalten in die Entscheidung mit einbezogen. Bei einem sehr passiven Fahrer bzw. Fahrverhalten z. B. kann eine Aktivierung der Funktion verzichtbar sein.
  • Wird das Fahrzeug aufgrund dieser Erwägungen in den Anhängermodus (12, 13, 14) versetzt, so wird in der Funktion 12 der erforderliche Energieinhalt bzw. Ladezustand der HV-Batterie berechnet, welcher mindestens benötigt wird, um in Fahrphasen hoher Leistungsanforderung den konventionellen Antriebstrang durch ein zusätzliches Drehmoment hinreichend zu entlasten. Im einfachsten Falle kann hierzu ein statischer Zielladezustand der HV-Batterie von z. B. 90 % vorgegeben werden. Bei geringerem Anhängergewicht kann jedoch aufgrund eines geringeren Fahrleistungsbedarfs ein Energieinhalt deutlich unterhalb des maximalen Ladezustands der HV-Batterie ausreichend sein. Auch bei geringer Außenlufttemperatur kann aufgrund einer höheren Kühlleistung der maximale Ladezustand der HV-Batterie verzichtbar sein. Ferner kann bei leichten oder mittleren Steigungen sowie in Abhängigkeit der Steigungslänge aufgrund eines geringeren Fahrleistungsbedarfs ein Energieinhalt deutlich unterhalb des maximalen Ladezustands der HV-Batterie ausreichend sein. Schließlich kann bei eher passivem Fahrerverhalten aufgrund eines geringeren Fahrleistungsbedarfs ein Energieinhalt deutlich unterhalb des maximalen Ladezustands der HV-Batterie ausreichend sein.
  • In der Funktion 13 wird auf Basis des Zielladezustands und weiterer Eingangsgrößen berechnet, ob die HV-Batterie geladen, der Ladezustand der HV-Batterie gehalten oder die HV-Batterie entladen werden bzw. eine Unterstützung durch den Elektromotor erfolgen soll. Abhängig von der Abweichung zwischen Ziel- und Ist-SOC wird hierzu entschieden, ob der Antriebsmodus „Laden“ (L) oder „Ladezustand halten“ (H) gewählt wird. Bei großer Abweichung kann ein besonders starkes Laden zielführend sein, um möglichst schnell den Ziel-SOC zu erreichen. In Abhängig des Fahrerwunschmoments (bzw. Fahrleistungsbedarfs) und der Motordrehzahl wird zusätzlich entschieden, ob und in welcher Stärke eine EM-Unterstützung durch Entladen (E) der Batterie erfolgen soll.
  • Gemäß einer komplexeren Ausführungsform kann mittels des Anhängergewichts, des Fahrerverhaltens und der Routendaten ein prädiktiver Fahrleistungsbedarf berechnet werden. Dieser kann unter anderem zur Berechnung intelligent verteilter Ladephasen herangezogen werden, sodass z. B. bei maximaler Effizienz zu Beginn einer Passfahrt bzw. vor dem Auftreten eines hohen Fahrleistungsbedarfs der geforderte Zielladezustand erreicht wird. Relevant ist der voraussichtliche Fahrleistungsbedarf auch zur Berechnung optimaler EM-Unterstützungsphasen beispielsweise zur maximalen Entlastung des konventionellen Antriebsstrangs, wenn etwa vor einer Passfahrt der Zielladezustand nicht erreicht werden kann.
  • In der Funktion 14 schließlich werden auf Basis des Antriebsmodus und dessen Stärke die Sollmomente für den Elektromotor berechnet. Diese sind zusätzlich abhängig vom Fahrerwunschmoment und von der Motordrehzahl. Vorzugsweise erfolgt eine EM-Unterstützung bei hohen Fahrerwunschmomenten und zugleich niedrigen bis mittleren Motordrehzahlen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016014164 A1 [0003]
    • DE 102016125607 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren (10) zum Betreiben eines Hybridelektrokraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - anhand das Hybridelektrokraftfahrzeug betreffender Kriterien wird eine Entscheidung hinsichtlich einer Aktivierung eines Anhängermodus (12, 13, 14) getroffen (11) und - abhängig von der getroffenen Entscheidung wird das Hybridelektrokraftfahrzeug wahlweise in den Anhängermodus (12, 13, 14) versetzt oder eine reguläre Betriebsstrategie (15) verfolgt.
  2. Verfahren (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - im Anhängermodus (12, 13, 14) wird ein Zielladezustand einer Traktionsbatterie des Hybridelektrokraftfahrzeuges berechnet (12).
  3. Verfahren (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - im Anhängermodus (12, 13, 14) wird anhand des Zielladezustandes ein Antriebsmodus des Hybridelektrokraftfahrzeuges berechnet (13).
  4. Verfahren (10) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - im Anhängermodus (12, 13, 14) wird anhand des Antriebsmodus ein Soll-Drehmoment einer mit der Traktionsbatterie verbundenen elektrischen Maschine des Hybridelektrokraftfahrzeuges berechnet (14).
  5. Verfahren (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen des Soll-Drehmomentes (14) ferner anhand mindestens einer der folgenden Eingangsgrößen erfolgt: - einem Fahrerwunsch oder - einer Motordrehzahl des Hybridelektrokraftfahrzeuges - einem Antriebsmodus.
  6. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmodus eines der Folgenden vorsieht: - die Traktionsbatterie wird geladen (L), - die Traktionsbatterie wird entladen (E) oder - ein Ladezustand der Traktionsbatterie wird gehalten (H).
  7. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriterien mindestens eines der Folgenden umfassen: - ein Vorliegen einer Verbindung des Hybridelektrokraftfahrzeuges mit einem Anhänger, - eine geschätzte Masse des Anhängers, - eine gemessene oder vorhergesagte Außenlufttemperatur, - eine vorausliegende Fahrtroute des Hybridelektrokraftfahrzeuges oder - ein beobachtetes Verhalten eines Fahrers des Hybridelektrokraftfahrzeuges.
  8. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - Mittel zum Treffen einer Entscheidung (11) über eine Aktivierung eines Anhängermodus (12, 13, 14) anhand das Hybridelektrokraftfahrzeug betreffender Kriterien und - Mittel zum Versetzen des Hybridelektrokraftfahrzeuges in den Anhängermodus (12, 13, 14) oder Verfolgen einer regulären Betriebsstrategie (15) abhängig von der getroffenen Entscheidung (11).
  9. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.
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