DE102019119437A1 - METHOD FOR OPERATING A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Betriebsmodus, in dem elektrische Energie aus Abgasen eines Verbrennungsmotors mittels eines elektrisch unterstützten Turboladers erzeugt wird und das Kraftfahrzeugs durch eine elektrische Maschine mittels der erzeugten elektrischen Energie angetrieben wird und einem zweiten Betriebsmodus, in dem der elektrisch unterstützte Turboladers mittels elektrischer Energie aus einer Batterie angetrieben wird, mit den Schritten eines Erfassens (S101) von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors; und eines Umschalten (S102) zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus auf Basis der bestimmten Betriebsparameter.The present invention relates to a method for operating a motor vehicle having a first operating mode in which electrical energy is generated from exhaust gases of an internal combustion engine by means of an electrically assisted turbocharger and the motor vehicle is driven by an electric machine by means of the generated electrical energy and a second operating mode the electrically assisted turbocharger is driven by means of electric energy from a battery, with the steps of detecting (S101) operating parameters of the internal combustion engine; and switching (S102) between the first operation mode and the second operation mode based on the determined operation parameters.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrisch unterstützten Turbolader, das zwei unterschiedliche Betriebsmodi aufweist und ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method for operating a motor vehicle with an electrically assisted turbocharger having two different modes of operation and a motor vehicle.
Gegenwärtig existieren viele unterschiedliche Ansätze für ein Betreiben eines Riemen-Starter-Generators (
Jedoch werden sowohl der Riemen-Starter-Generator
Es ist die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betriebsstrategie für einen hybriden Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, einem Starter-Generator BSG/ISG, einem elektrisch unterstützten Turbolader und einer Batterie bereitzustellen.It is the technical object of the present invention to provide an operating strategy for a hybrid powertrain having an internal combustion engine, a starter generator BSG / ISG, an electrically assisted turbocharger and a battery.
Diese technische Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.This technical problem is solved by objects according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
Gemäß einem ersten Aspekt wird diese technische Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Betriebsmodus gelöst, in dem elektrische Energie aus Abgasen eines Verbrennungsmotors mittels eines elektrisch unterstützten Turboladers erzeugt wird und das Kraftfahrzeug durch eine elektrische Maschine mittels der erzeugten elektrischen Energie angetrieben wird und einem zweiten Betriebsmodus, in dem der elektrisch unterstützte Turbolader mittels elektrischer Energie aus einer Batterie angetrieben wird, mit den Schritten eines Erfassens von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors; und eines Umschaltens zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus auf Basis der bestimmten Betriebsparameter. Das Antreiben des Kraftfahrzeugs erfolgt durch die Unterstützung einer weiteren elektrische Maschine. Durch dieses Verfahren lässt sich der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges senken und der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors verbessern.According to a first aspect, this technical problem is solved by a method for operating a motor vehicle having a first operating mode in which electrical energy is generated from exhaust gases of an internal combustion engine by means of an electrically assisted turbocharger and the motor vehicle is driven by an electric machine by means of the generated electrical energy and a second mode of operation in which the electrically assisted turbocharger is powered by electric energy from a battery, comprising the steps of detecting operating parameters of the internal combustion engine; and switching between the first operating mode and the second operating mode based on the determined operating parameters. The driving of the motor vehicle is carried out by the support of another electric machine. By this method, the fuel consumption of the motor vehicle can be reduced and the efficiency of the internal combustion engine can be improved.
In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist/sind die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors eine effektive Motorleistung, ein Mitteldruck und/oder eine Motordrehzahl. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass besonders geeignete Betriebsparameter zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi verwendet werden.In a technically advantageous embodiment of the method, the operating parameters of the internal combustion engine are / are an effective engine power, a mean pressure and / or an engine speed. As a result, for example, the technical advantage is achieved that particularly suitable operating parameters are used for switching between the operating modes.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird zusätzlich ein Ladezustand der Batterie erfasst und das Umschalten zusätzlich auf Basis des Ladezustand durchgeführt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die jeweiligen Betriebsmodi nur dann aktiviert werden, wenn ausreichend elektrische Energie durch die Batterie bereitgestellt werden kann.In a further technically advantageous embodiment of the method, a charging state of the battery is additionally detected and the switching is additionally carried out on the basis of the state of charge. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that the respective operating modes are activated only when sufficient electrical energy can be provided by the battery.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird bei einem niedrigeren Ladezustand der Batterie der erste Betriebsmodus bei niedrigerer Motorleistung aktiviert als bei einem höheren Ladezustand. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein übermäßiges Entladen der Batterie verhindert wird.In a further technically advantageous embodiment of the method, at a lower charge state of the battery, the first operating mode is activated at a lower engine power than at a higher charge state. As a result, for example, the technical advantage is achieved that an excessive discharging of the battery is prevented.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist im ersten Betriebsmodus das Ladedruckregelventil geschlossen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Auswahl des Modus des elektrisch unterstützten Turboladers implizit, in die Basislaststeuerung des Verbrennungsmotors integriert wird.In a further technically advantageous embodiment of the method, the wastegate is closed in the first operating mode. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the selection of the mode of the electrically assisted turbocharger is implicitly integrated into the basic load control of the internal combustion engine.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist im zweiten Betriebsmodus das Ladedruckregelventil offen. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass die Auswahl des Modus des elektrisch unterstützten Turboladers implizit, in die Basislaststeuerung des Verbrennungsmotors integriert wird.In a further technically advantageous embodiment of the method, the wastegate is open in the second operating mode. As a result, for example, the technical advantage is also achieved that the selection of the mode of the electrically assisted turbocharger is implicitly integrated into the basic load control of the internal combustion engine.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens sind während dem Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus beide Betriebsmodi aktiviert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein abruptes Beenden eines Betriebsmodus beim Umschalten vermieden werden kann. In a further technically advantageous embodiment of the method, both operating modes are activated during the switching between the first operating mode and the second operating mode. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that an abrupt termination of an operating mode when switching can be avoided.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird beim Umschalten der erste Betriebsmodus graduell heruntergefahren, während der zweite Betriebsmodus graduell hochgefahren wird. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein sanfter Betriebszustandsübergang ermöglicht wird.In a further technically advantageous embodiment of the method, the first operating mode is gradually reduced during switching, while the second operating mode is gradually increased. As a result, for example, the technical advantage is achieved that a smooth operating state transition is made possible.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird beim Umschalten der erste Betriebsmodus graduell hochgefahren, während der zweite Betriebsmodus graduell runtergefahren wird. Dadurch wird beispielsweise der ebenfalls technische Vorteil erreicht, dass ein sanfter Betriebszustandsübergang ermöglicht wird.In a further technically advantageous embodiment of the method, the first operating mode is gradually increased when switching over, while the second operating mode is gradually reduced. As a result, for example, the likewise technical advantage is achieved that a smooth operating state transition is made possible.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird diese technische Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das in einem ersten Betriebsmodus betreibbar ist, in dem elektrische Energie aus Abgasen eines Verbrennungsmotors mittels eines elektrisch unterstützten Turboladers erzeugt wird und das Kraftfahrzeugs durch eine elektrische Maschine mittels der erzeugten elektrischen Energie angetrieben wird und in einem zweiten Betriebsmodus, in dem der elektrisch unterstützte Turboladers mittels elektrischer Energie aus einer Batterie angetrieben wird, mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors und einer Batterie zum Antreiben des elektrisch unterstützten Turboladers; und einer Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus auf Basis der bestimmten Betriebsparameter. Durch das Kraftfahrzeug werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Verfahren nach dem ersten Aspekt erreicht.According to a second aspect, this technical problem is solved by a motor vehicle which is operable in a first operating mode in which electrical energy is generated from exhaust gases of an internal combustion engine by means of an electrically assisted turbocharger and the motor vehicle is driven by an electric machine by means of the generated electrical energy and in a second mode of operation, in which the electrically assisted turbocharger is powered by electric energy from a battery, with a detection device for detecting operating parameters of the internal combustion engine and a battery for driving the electrically assisted turbocharger; and switching means for switching between the first operation mode and the second operation mode based on the determined operation parameters. The motor vehicle achieves the same technical advantages as the method according to the first aspect.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen:
-
1 eine Übersicht für die möglichen Betriebsmodi eines Riemen-Starter-Generators oder einem integrierten Starter-Generator und einem elektrisch unterstützten Turbolader; -
2 Betriebsmodi des elektrisch unterstützten Turboladers zum Verbessern eines Kraftstoffverbrauchs; -
3 eine schematische Darstellung eines kombinierten Betriebsmodus zum Verbessern des Kraftstoffverbrauchs; -
4 eine Leistungsgrenze zwischen dem Unterstützungs- und Rekuperationsmodus als eine Funktion des LadezustandsSOC ; -
5 eine Implementation einer Laststeuerstrategie, die es erlaubt, zwischen einer Unterstützung und einer Rekuperation umzuschalten; -
6 eine Übersicht über unterschiedliche Betriebsmodi zum Laden der Batterie; -
7 eine schematische Darstellung eines kombinierten Betriebsmodus zum Laden der Batterie; -
8 eine Übersicht über unterschiedliche Betriebsmodi zum elektrischen Unterstützen unter Verwendung der Batterie als Energiequelle; -
9 eine schematische Darstellung eines kombinierten Betriebsmodus für eine elektrische Unterstützung unter Verwendung der Batterie als Energiequelle; und -
10 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
-
1 an overview of the possible operating modes of a belt-starter-generator or an integrated starter-generator and an electrically assisted turbocharger; -
2 Operating modes of the electrically assisted turbocharger to improve fuel economy; -
3 a schematic representation of a combined operating mode for improving the fuel consumption; -
4 a power limit between the assist and recuperation modes as a function of state of chargeSOC ; -
5 an implementation of a load control strategy that allows switching between backup and recuperation; -
6 an overview of different operating modes for charging the battery; -
7 a schematic representation of a combined operating mode for charging the battery; -
8th an overview of different operating modes for electrical assistance using the battery as an energy source; -
9 a schematic representation of a combined operating mode for an electrical support using the battery as an energy source; and -
10 a block diagram of a method for operating a motor vehicle.
Der turboaufgeladene Verbrennungsmotor ist mit einem elektrisch unterstützten Turbolader
Die gezeigten sechs Betriebsmodi
- - Rekuperation ohne Energiespeicherung (
101-1 ,101-2 ); - - Rekuperation mit Energiespeicherung (
101-3 ,101-4 ); und - - elektrisches Unterstützen (Boosting) (
101-5 ,101-6 ) aus derBatterie 103 .
- - Recuperation without energy storage (
101-1 .101-2 ); - - Recuperation with energy storage (
101-3 .101-4 ); and - - Electric boosting (Boosting) (
101-5 .101-6 ) from thebattery 103 ,
Der am weitesten oben gezeigte Betriebsmodus
Das Kraftfahrzeug
In dem ersten Betriebsmodus
In dem zweiten Betriebsmodus
Während der erste Betriebsmodus
- - Rekuperationsmodus des
eTC =SOC neutral - - Unterstützungsmodus des
eTC = nur möglich bei ausreichendem LadezustandSoC
- - Recuperation mode of the
Etc =SOC neutral - - Support mode of the
Etc = only possible with sufficient state of chargeSoC
Im Allgemeinen kann der Rekuperationsmodus des elektrisch unterstützten Turboladers
Im Bereich
Im Bereich
In Bereich
Die Bereiche
Falls der Ladezustand unter eine untere Grenze SOClower threshold fällt, wird der Betriebsmodus
Die Implementation der Steuerstrategie steuert die Aktautoren115 für eine Laststeuerung direkt. Dabei wird ein einfaches Umschalten zwischen dem Betriebsmodus
Das Steuergerät
Als erster Schritt wird die Abweichung zwischen Ist- und Soll-Motorlast IMEP zum gegenwärtigen Zeitpunkt in einem skalaren Lastparameter
Zum Steuern des Turboladers
Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal begrenzt, bevor dieses an die elektrische Maschine des elektrisch unterstützten Turboladers
Für ein Unterstützen durch den elektrisch unterstützten Turbolader
Für eine Rekuperation durch den elektrisch unterstützten Turbolader
Dadurch ergibt sich der technische Vorteil, dass die Auswahl des Modus des elektrisch unterstützten Turboladers
Die elektrische Energie kann entweder wieder durch den Riemen-Starter-Generator
Immer wenn eine Rekuperation durch den elektrisch unterstützten Turboladers
Eine elektrische Unterstützung kann zum Entladen der Batterie
Für eine transiente Unterstützung kann die elektrische Energie nicht als kostenfrei betrachtet werden. Die Effektivität hängt von der Motoreffizienz während der Unterstützungsphase und den Kosten ab, die mit einem Erzeugen der elektrischen Energie verbunden sind, die während dem Unterstützen verbraucht wird.For a transient support, the electrical energy can not be considered as free. The effectiveness depends on the engine efficiency during the assist phase and the costs associated with generating the electrical energy consumed during backing up.
Eine transiente Unterstützung wird wie folgt realisiert. Unterhalb der Volllast des Verbrennungsmotors (durchgehende schwarze Linie) im Bereich
Es kann angenommen werden, dass es nicht möglich ist, den Verbrennungsmotor jenseits dieser Linie effizient oder sicher zu betreiben. Daher wird im Bereich
Je nach den bestimmten Betriebsparametern wird in Schritt
Das Verfahren kann zur Konzeptgestaltung von neuen hybriden Antriebssträngen
Die Betriebsstrategie folgt einem heuristischen Ansatz, der auf spezifischen Regeln und Parametern basiert, die definieren, unter welchen Bedingungen die elektrischen Maschinen zur Unterstützung (Boosting) oder Rekuperation verwendet werden. Diese Betriebsstrategie kann für spezifische Fahrzyklen, wie
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.All of the features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention may be provided in different combinations in the article according to the invention in order to simultaneously realize their advantageous effects.
Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.All method steps may be implemented by means suitable for carrying out the respective method step. All functions performed by objective features may be a method step of a method.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.The scope of the present invention is given by the claims and is not limited by the features illustrated in the specification or shown in the figures.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 101101
- Betriebsmodusoperation mode
- 103103
- Batteriebattery
- 105105
- HybridantriebsstrangHybrid powertrain
- 107107
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 109109
- MotorkennfeldEngine map
- 111111
- BereichArea
- 113113
- Leistungsgrenzepower limit
- 115115
- Aktuatorenactuators
- 117117
- MotorkennfeldEngine map
- 119119
- BereichArea
- 121121
- MotorkennfeldEngine map
- 123123
- Erfassungseinrichtungdetector
- 125125
- Umschalteinrichtung switchover
- ISGISG
- integrierter Starter-Generatorintegrated starter generator
- BSGBSG
- Riemen-Starter-GeneratorBelt starter generator
- eTCEtc
- elektrisch unterstützter TurboladerElectrically assisted turbocharger
- SoCSoC
- LadezustandSOC
- WGWG
- LadedruckregelventilWastegate
Claims (10)
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-
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