DE102022201903A1

DE102022201903A1 - Hybridantrieb und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102022201903A1
Application number: DE102022201903.2A
Authority: DE
Inventors: Marcel Freimuth; Marion LANG
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2022-02-23
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2023-08-24

Abstract

Die vorliegende Entwicklung betrifft einen Hybridantrieb (10) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend:- einen Elektroantrieb (12) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (1),- einen aufladbaren oder befüllbaren Energiespeicher (14) zur Versorgung des Elektroantriebs (12) mit elektrischer Energie,- ein Stromerzeugungsaggregat (16) zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem im Kraftfahrzeug (1) mitführbaren Brennstoff,- ein Positionsmodul (20) zur Ermittlung einer Fahrzeugposition relativ zu einer Lade- oder Tankstelle (40), und- eine elektronische Steuerung (50), welche datentechnisch mit dem Energiespeicher(14), mit dem Stromerzeugungsaggregat (16) und mit dem Positionsmodul (20) gekoppelt ist und welche dazu ausgestaltet ist, einen Betrieb des Stromerzeugungsaggregats (16) unter Berücksichtigung sowohl eines Positionsparameters (P), eines Energiespeicherparameters (B) und eines Aggregatparameters (A) zu regeln oder zu steuern, wobei der Positionsparameter (P) zumindest die momentane Fahrzeugposition relativ zur Lade- oder Tankstelle(40) kennzeichnet, der Energiespeicherparameter (B) zumindest einen momentanen Ladezustand des Energiespeichers (14) kennzeichnet und der Aggregatparameter (A) einen momentanen Betriebszustand des Stromerzeugungsaggregats (16) kennzeichnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Entwicklung betrifft einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, ein mit einem Hybridantrieb ausgestattetes Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Hybridantriebs sowie ein Computerprogramm zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Es existieren verschiedenste Implementierung von Hybridantrieben für Kraftfahrzeuge. Bei einem seriellen Hybridantrieb sind zumindest zwei Energiewandler vorgesehen. Ein erster Energiewandler kann beispielsweise als Elektromotor ausgestaltet und allein, bzw. überwiegend der Traktion des Fahrzeugs dienen. Eine zweiter Energiewandler kann als Stromerzeugungsaggregat implementiert sein. Der zweite Energiewandler muss hierbei keine mechanische Verbindung zur eigentlichen Antriebsachse aufweisen. Der zweite Energiewandler kann hierbei die Funktion eines sogenannten Range-Extenders erfüllen. So kann der zweite Energiewandler beispielsweise durch Verbrennung oder durch elektrochemische Umwandlung eines Brennstoffs während des Betriebs des Kraftfahrzeugs elektrische Energie erzeugen, die vom ersten Energiewandler, typischerweise unter Zwischenschaltung einer aufladbare Traktionsbatterie zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann.
Für solche Hybridantriebe ist es typischerweise vorgesehen, dass der zweite Energiewandler, etwa das Stromerzeugungsaggregat nur zeitweise in Betrieb genommen wird, um beispielsweise eine sich während des Betriebs des Kraftfahrzeugs kontinuierlich entladende Traktionsbatterie wieder aufzuladen und/oder um ein zusätzliches Antriebsmoment bereitzustellen. Typischerweise erfolgt eine Inbetriebnahme des zweiten Energiewandlers, mithin des Stromerzeugungsaggregats, wenn der Ladezustand eines Energiespeichers des Hybridantriebs einen unteren Schwellwert erreicht.
Je nach Betriebszustand des zweiten Energiewandlers kann oder muss dieser bei einer Aktivierung eine vorgegebene Mindestlaufzeit in Betrieb sein oder er muss bei Aktivierung eine vorbestimmte Mindest-Energiemenge erzeugen, bevor er wieder deaktiviert oder ausgeschaltet werden kann.
Für Hybridantriebe kann es ferner vorgesehen sein, den Energiespeicher direkt an einer stationären Ladestation zu laden.
So wird in der DE 103 18 882 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein Energiemanagement in einem Kraftfahrzeug beschrieben, welches einen Verbrennungsmotor und mindestens eine Elektromaschine umfasst. Die Elektromaschine ist mindestens generatorisch betreibbar. Ein Generatorbetrieb der Elektromaschine durch den Verbrennungsmotor ist bei Unterschreiten eines Ladezustand-Schwellwertes freigebbar.
Grundsätzlich und in Situationen, in welchen das Kraftfahrzeug beispielsweise nur noch eine geringe Entfernung zu einer Ladestation zurückzulegen hat, wobei die Entfernung oder die hierfür benötigte Zeit größer ist als eine in einem bspw. elektrischen Energiespeicher zur Verfügung stehende Energie bis ein unterer Ladezustand-Schwellwert erreicht wird, ist für den sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs typischerweise vorgesehen, das Stromerzeugungsaggregat vor oder mit Erreichen des unteren Schwellwerts des Ladezustands des Energiespeichers zu aktivieren.
Hierbei können Situationen entstehen, in welchen das Kraftfahrzeug die Ladestation mit einem dann aktivierten Stromerzeugungsaggregat erreicht. Wenn das Stromerzeugungsaggregat beispielsweise aus Gründen seiner eigenen Betriebssicherheit nicht unmittelbaren bei Erreichen der Ladestation deaktivierbar ist, kann das dann immer noch aktive Stromerzeugungsaggregat einen unter Nutzung der Ladestation vorgesehenen Ladevorgang entweder blockieren oder negativ beeinträchtigen. Zudem wird während der Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats eine entsprechende Menge Brenn- oder Betriebsstoff verbraucht, wodurch die Gesamt-Reichweite des Kraftfahrzeugs reduziert wird.
Es ist insoweit Zielsetzung der vorliegenden Entwicklung, einen verbesserten Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mittels welchem die Reichweite des Kraftfahrzeugs maximiert und bei welchem der Ladevorgang an einer stationären elektrischen Ladestation möglichst effizient und Zeit einsparend erfolgen kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen
Nach einem ersten Aspekt ist ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Der Hybridantrieb weist zumindest einen Elektroantrieb zum Antreiben des Kraftfahrzeugs auf. Der Hybridantrieb weist ferner eine aufladbare oder befüllbaren Energiespeicher zur Versorgung des Elektroantriebs mit elektrischer Energie auf. Der Hybridantrieb verfügt ferner über ein Stromerzeugungsaggregat zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem im Kraftfahrzeug mitführbaren Brenn- oder Betriebsstoff. Der Hybridantrieb weist ferner ein Positionsmodul zur Ermittlung einer Fahrzeugposition relativ zu einer typischerweise stationären Lade- oder Tankstelle auf. Schließlich verfügt der Hybridantrieb über eine elektronische Steuerung, welche datentechnisch mit dem Energiespeicher, mit dem Stromerzeugungsaggregat und mit dem Positionsmodul gekoppelt ist. Die elektronische Steuerung ist dazu ausgestaltet, einen Betrieb des Stromerzeugungsaggregats, insbesondere dessen Aktivierung und/oder Deaktivierung unter Berücksichtigung sowohl eines Positionsparameters, eines Energiespeicherparametersund eines Aggregatparameters zu regeln oder zu steuern.
Der Positionsparametern charakterisiert oder kennzeichnet die momentane Fahrzeugposition relativ zur Lade- oder Tankstelle. Er kann auch Informationen über eine momentane oder zukünftige Verfügbarkeit der Lade- oder Tankstelle enthalten.
Bei der Lade- oder Tankstelle kann es sich um eine elektrische Ladestation zum Aufladen beispielsweise eines elektrischen Energiespeichers handeln. Es kann sich aber auch um eine Tankstelle zur Betankung eines Tanks des Kraftfahrzeugs handeln, um einen Brenn- oder Betriebsstoff für das Stromerzeugungsaggregat, etwa für einen Verbrennungsmotor oder für eine Brennstoffzelle aufzunehmen. Der Tank fungiert hierbei als befüllbarer Energiespeicher.
Der Energiespeicherparameter kennzeichnet oder charakterisiert zumindest einen momentanen Ladezustand des Energiespeichers und der Aggregatparameter kennzeichnet oder charakterisiert einen momentanen Betriebszustand des Stromerzeugungsaggregats. Der Betrieb, insbesondere die Aktivierung und/oder Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats erfolgt typischerweise unter Berücksichtigung des momentanen Betriebszustand des Stromerzeugungsaggregats. Der Aggregatparameter des Stromerzeugungsaggregats, mithin der momentane Betriebszustand des Stromerzeugungsaggregats kennzeichnet typischerweise eine momentane Betriebstemperatur und/oder eine vorbestimmte Mindestlaufzeit oder Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats, wenn dieses aktiviert ist oder bevor dieses aktiviert wird.
Insoweit kann für eine Entscheidung zur Aktivierung oder Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats dessen Betriebstemperatur, dessen Mindestlaufzeit und/oder dessen zwingende Restlaufzeit bis zu einer Abschaltung berücksichtigt werden. Auf diese Art und Weise kann eine besonders effiziente und intelligente Steuerung und Regelung des Stromerzeugungsaggregats implementiert werden, die unter Berücksichtigung charakteristischer Randbedingungen und Kenngrößen für den Betrieb des Stromerzeugungsaggregats dieses bedarfsgerecht aktiviert und/oder deaktiviert, sodass das Hybridfahrzeug eine stationäre elektrische Ladestation oder eine Tankstelle bei oder mit deaktiviertem, bzw. deaktivierbarem Stromerzeugungsaggregat erreicht.
Insoweit kann die elektronische Steuerung dazu ausgestaltet sein, eine üblicherweise vorgesehene Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats bei Erreichen eines unteren Energieschwellwerts des Energiespeichers zumindest zeitweise oder temporär zu blockieren oder zu verzögern, und dabei der Energiespeicher über den vorgesehenen unteren Schwellwert hinaus zu entleeren, vorzugsweise dann, wenn anhand von Daten des Positionsmoduls ermittelt wird, dass zum Erreichen der stationären Lade- oder Tankstelle der untere Schwellwert des Batterieladezustand nur um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschritten wird.
Eine derartige Unterschreitung des eigentlichen unteren Schwellwerts des Energiespeicherzustands um den vorgegebene Toleranzwert ist in gewissen Grenzen tolerierbar. Eine insoweit unterdrückte Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats hat jedoch Vorteile in punkto Brenn- oder Betriebsstoffverbrauch und ermöglicht das unmittelbare Laden des Energiespeichers an der Lade- oder Tankstelle, welches ansonsten bei aktiviertem Stromerzeugungsaggregats blockiert oder beeinträchtigt sein könnte.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Hybridantriebs kennzeichnet der Aggregatparameter die momentane Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats. Ist das Stromerzeugungsaggregat beispielsweise als Verbrennungsmotor oder als Brennstoffzelle ausgestaltet, kann aus Gründen der Betriebssicherheit des Stromerzeugungsaggregats eine Aktivierung desselben nur dann erfolgen, wenn es für eine vorbestimmte Mindestlaufzeit aktiviert wird. Weist das Stromerzeugungsaggregat beispielsweise eine vergleichsweise geringe Betriebstemperatur auf und wird das Stromerzeugungsaggregat zur Erzeugung elektrischer Energie aktiviert, so erhöht sich seine Betriebstemperatur auf die reguläre Betriebstemperatur.
Aus Gründen der Betriebssicherheit des Stromerzeugungsaggregats kann es erforderlich sein, dass das Stromerzeugungsaggregat mindestens so lange aktiviert wird und aktiviert bleiben muss, bis es seine reguläre Betriebstemperatur erreicht hat. Insbesondere bei Brennstoffzellen kann es erforderlich sein, diese bei ihrer Aktivierung aus einem vergleichsweise kalten Zustand heraus so lange in Betrieb zu nehmen oder in Betrieb zu halten bis sie ihre reguläre Betriebstemperatur, etwa im Bereich von 65 °C erreicht haben.
Auf diese Art und Weise kann nämlich erreicht werden, dass das innerhalb der Brennstoffzelle anfallende Wasser sicher aus der Brennstoffzelle herausgeführt wird, bevor die Brennstoffzelle wieder abgeschaltet oder deaktiviert wird. Verbleibendes Restwasser in der Brennstoffzelle könnte ansonsten insbesondere bei vergleichsweise kalten Außentemperaturen zu einem Gefrieren des anfallenden Wassers führen, was letztlich zu einer Beschädigung der Brennstoffzelle führen könnte.
Dadurch dass der Aggregatparameter die momentane Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats kennzeichnet kann mittels der elektronischen Steuerung eine von der Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats abhängige Aktivierung und Deaktivierung desselben erfolgen. So kann vorgesehen sein, dass bei vergleichsweise hohen Betriebstemperaturen oder Betriebstemperaturen des Stromerzeugungsaggregats nahe der regulären Betriebstemperatur dieses unmittelbar, bzw. recht kurzfristig abgeschaltet werden kann. Dies ermöglicht es, das Stromerzeugungsaggregat je nach Ladezustand der Batterie unmittelbar zuzuschalten oder abzuschalten.
Ist die Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats jedoch vergleichsweise niedrig, etwa weil das Stromerzeugungsaggregat für längere Zeit nicht in Betrieb war und der Hybridantrieb ausschließlich oder überwiegend von elektrische Energie des aufgeladenen Energiespeichers gespeist wurde, kann eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats es erforderlich machen, dass das Stromerzeugungsaggregat zumindest eine vorbestimmte Mindestlaufzeit aktiviert ist oder aktiviert bleibt bevor es wieder deaktiviert werden kann. In Situationen, in welchen eine derartige Mindestlaufzeit größer ist als beispielsweise die voraussichtlich benötigte Zeit zum Erreichen einer Lade- oder Tankstelle kann die elektronische Steuerung dazu ausgestaltet sein, die eigentlich vorgesehene Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats zu blockieren, wenn zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle der untere Schwellwert des Ladezustands des Energiespeichers höchstens um einen vorgegebenen Toleranzwert unterschritten wird.
Zwar würde dann der Energiespeicher bei Erreichen der Lade- oder Tankstelle bis zu einem Grad entladen werden, der unterhalb des eigentlich vorgesehenen Schwellwerts liegt, bei welchem das Stromerzeugungsaggregat aktiviert wird. Innerhalb des vorgegebenen Toleranzwerts oder Toleranzfensters ist eine solche Entladung jedoch zur Vermeidung einer Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats tolerierbar. Dadurch dass das Stromerzeugungsaggregat in einem solchen Fall nicht unnötig aktiviert wird, kann der im Kraftfahrzeug mitführbare Brennstoff eingespart werden. Zudem kann erreicht werden, dass mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle das Stromerzeugungsaggregat deaktiviert ist und/oder deaktiviert bleibt.
Würde das Hybridfahrzeug die elektrische Lade- oder Tankstelle bei aktiviertem Stromerzeugungsaggregats erreichen und könnte dann aus Gründen der Betriebssicherheit des Stromerzeugungsaggregats dieses nicht unmittelbar deaktiviert oder abgeschaltet werden, würde sich der Ladevorgang verzögern und/oder es würde unnötig Brennstoff verbraucht, um der Energiespeicher zu laden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kennzeichnet der Aggregatparameter eine vorbestimmte Mindestlaufzeit und/oder eine Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats und/oder eine vom Stromerzeugungsaggregat erzeugbare Mindest-Energiemenge bis zu einer möglichen Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats. Der Aggregatparameter ist insbesondere bei ausgeschaltetem Stromerzeugungsaggregat bestimmbar. Er kann von Sensoren oder von einer lokalen Steuerung oder von einem Steuergerät des Stromerzeugungsaggregats bereitgestellt werden.
Typischerweise ist eine vorbestimmte Mindestlaufzeit temperaturabhängig. Befindet sich das Stromerzeugungsaggregat im Bereich seiner regulären Betriebstemperatur kann die Mindestlaufzeit auf ein Minimum reduziert sein. Bei Erreichen der regulären Betriebstemperatur kann das Stromerzeugungsaggregats quasi unmittelbar abgeschaltet werden. Die Mindestlaufzeit wäre dann gegebenenfalls sogar Null. Bei einer vergleichsweise niedrigen Betriebstemperatur, die mindestens 5 °C, 10 °C oder weit mehr als 20 °C unterhalb der regulären Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats liegt, kann sich eine vorbestimmte, gegebenenfalls vom Temperaturniveau des Ausgangszustands abhängige Mindestlaufzeit für das Stromerzeugungsaggregat ergeben, bevor dieses wieder deaktiviert oder ausgeschaltet werden kann.
Auch bei einem bereits aktivierten Stromerzeugungsaggregat kann eine gewisse Restlaufzeit durch den Aggregatparameter vorgegeben sein. D.h. es können bestimmte Betriebszustände des Stromerzeugungsaggregats vorliegen, bei welchen das Stromerzeugungsaggregat momentan aktiviert ist aber nicht unmittelbar abgeschaltet oder ausgeschaltet werden kann.
Während dieser Mindestlaufzeit oder Restlaufzeit erzeugt das Stromerzeugungsaggregat eine dementsprechende Mindest-Energiemenge, die typischerweise dem Energiespeicher und/oder dem Elektroantrieb zuzuführen ist. Jene Mindest-Energiemenge ist notwendig zu erzeugen, wenn das Stromerzeugungsaggregat aktiviert wird.
Eine aktive Regelung oder Steuerung des Stromerzeugungsaggregats mittels der elektronischen Steuerung des Hybridantriebs kann anhand unterschiedlichster Kenngrößen, nämlich der Mindestlaufzeit, der Restlaufzeit oder der Mindest-Energiemenge des Stromerzeugungsaggregats vorgenommen werden, um eine Entscheidung darüber zu treffen, das Stromerzeugungsaggregat, etwa bei oder kurz vor Erreichen des unteren Ladezustands-Schwellwerts des Energiespeichers zu aktivieren oder eine Aktivierung zu blockieren.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuerung des Hybridantriebs dazu ausgestaltet, auf Basis des Positionsparameters und des Energiespeicherparameters eine Zielzeit und/oder eine Zielenergie zu berechnen, die benötigt wird, um die elektrische Lade- oder Tankstelle zu erreichen. Das Positionsmodul kann insbesondere als Navigationsgerät implementiert sein oder ein Navigationsgerät aufweisen. Insbesondere können hierbei die vom Anwender oder Fahrer des Kraftfahrzeugs eingegebenen Positions- oder Navigationsdaten berücksichtigt werden. Hat der Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise angegeben, eine elektrische Lade- oder Tankstelle ansteuern zu wollen, so kann das Positionsmodul auf Basis der eigens ermittelten Fahrzeugposition eine Zielzeit und/oder eine Zielenergie berechnen, die voraussichtlich benötigt wird, um die elektrische Lade- oder Tankstelle zu erreichen.
Hierbei kann insbesondere die Topologie der unmittelbaren Fahrzeugumgebung, bzw. die Topologie zwischen der momentanen Fahrzeugumgebung und der Lade- oder Tankstelle berücksichtigt werden. Fährt das Fahrzeug bis zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle beispielsweise entlang einer abschüssigen Straße, so kann beispielsweise mittels Rekuperation der Energiespeicher ohnehin aufgeladen werden. Die Topologie- und/oder Stauinformationen aus einem Navigationssystem können insoweit zur Bestimmung der Zielenergie berücksichtigt werden. Auch können hierfür eine maximal erlaubte Geschwindigkeit des Fahrzeugs als auch die momentane Beladung oder Zuladung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden. Bei der Berechnung der Zielenergie und/oder der Zielzeit können ferner auch weitere elektrische Verbraucher, die derzeit im Kraftfahrzeug in Betrieb sind berücksichtigt werden.
Die Steuerung kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, die benötigte Zielzeit und/oder Zielenergie permanent anhand von Navigationsdaten zu berechnen, um jeweils eine aktuelle Entscheidung zu treffen, ob und inwieweit das Stromerzeugungsaggregats zu aktivieren ist oder ob und inwieweit das Stromerzeugungsaggregat deaktiviert bleiben kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Hybridantriebs ist die elektronische Steuerung dazu ausgestaltet, das Stromerzeugungsaggregat derart zu aktivieren und/oder zu deaktivieren, dass die Mindestlaufzeit und/oder die Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats kleiner ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle berechnete Zielzeit. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass das Stromerzeugungsaggregats noch vor Erreichen der Lade- oder Tankstelle deaktivierbar ist und dementsprechend deaktiviert werden kann. Hierbei kann vorgesehen sein, das Stromerzeugungsaggregat entsprechend der Zielzeit, der Mindestlaufzeit und/oder der Restlaufzeit frühzeitiger, d.h. derart früh oder vorauseilend zu aktivieren, bevor der Ladezustand des Energiespeichers seinen unteren Schwellwert erreicht, bei dem normalerweise eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats getriggert würde.
Nach einer weiteren Ausgestaltung und ähnlich wie zuvor zur Zielzeit, zur Mindestlaufzeit und/oder Restlaufzeit beschrieben, kann die Steuerung auch dazu ausgestaltet sein, das Stromerzeugungsaggregat derart zu aktivieren und/oder zu deaktivieren, dass die vom Stromerzeugungsaggregat erzeugbare Mindest-Energiemenge kleiner ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle berechnete Zielenergie. Hierdurch kann gleichermaßen erreicht werden, das Stromerzeugungsaggregat noch vor Erreichen der Lade- oder Tankstelle auszuschalten oder zu deaktivieren.
Auch hier kann eine vorzeitige Aktivierung oder vorauseilende Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats erfolgen, nämlich wenn die Steuerung feststellen sollte, dass die bei regulärer Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats anfallende Mindest-Energiemenge größer ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle notwendige Energie. In einem solchen Fall kann die Steuerung dazu ausgestaltet sein, das Stromerzeugungsaggregat bereits dann zu aktivieren bevor der Batterieladezustand den unteren Schwellwerts erreicht. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle das Stromerzeugungsaggregat bereits deaktiviert ist oder unmittelbar deaktiviert werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Hybridantriebs ist die Steuerung dazu ausgestaltet, eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats zumindest temporär zu blockieren oder zu verzögern, wenn die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle berechnete Zielenergie innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwerts größer ist als die momentan vom Energiespeicher regulär bereitstellbare Restenergie.
Mit der regulärer bereitstellbaren Restenergie wird diejenige Energiemenge des Energiespeichers bezeichnet, die der Differenz des momentanen Ladezustand zum unteren Ladezustands- Schwellwert entspricht. Analog und bei Implementierung des Energiespeichers als befüllbarer Tank kann die regulär bereitstellbare Energie als diejenige Energiemenge bezeichnet werden, bis zu welcher der Tank bis zu einer Tankreserve entleert ist.
Ist die berechnete Zielenergie um nur ein geringes Maß, nämlich weniger als der vorgegebene Toleranzwert, größer als die regulär bereitstellbare Restenergie des Energiespeichers so kann der untere Schwellwert getrost überschritten werden. Von Vorteil kann hierdurch das Stromerzeugungsaggregat ausgeschaltet oder deaktiviert bleiben. Beim Ladevorgang an der Lade- oder Tankstelle kann der aufladbare oder befüllbare Energiespeicher wieder dementsprechend gefüllt oder geladen werden.
Die temporäre Blockierung der Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats hat hierbei den Vorteil, dass der im Kraftfahrzeug mitgeführte Brennstoff nicht unnötig für die Erzeugung elektrischer Energie verbraucht werden muss, wenn sich das Kraftfahrzeug ohnehin an der Lade- oder Tankstelle befindet.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerung dazu ausgestaltet, das Stromerzeugungsaggregat derart anzusteuern, dass das Stromerzeugungsaggregat bei oder vor Erreichen der Lade- oder Tankstelle deaktiviert wird oder zumindest deaktivierbar ist. Auf diese Art und Weise kann erreicht werden, dass mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle der Lade- oder Zapfvorgang für den Energiespeicher unmittelbar beginnen kann und dass z.B. die eine aufladbare Traktionsbatterie ein Maximum an seitens der Lade- oder Tankstelle zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung aufnehmen kann.
Wäre das Stromerzeugungsaggregat mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle aktiviert oder könnte es auch nach Erreichen der Lade- oder Tankstelle nicht unmittelbar deaktiviert oder abgeschaltet werden, würde dies die elektrische Energieaufnahmekapazität des Energiespeichers an der Lade- oder Tankstelle verringern. Von der Lade- oder Tankstelle könnte insoweit nur ein geringeres Maß oder eine geringere Energiemenge aufgenommen werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Stromerzeugungsaggregat eine Brennstoffzelle auf. Das Stromerzeugungsaggregat kann insbesondere als Brennstoffzelle ausgestaltet sein. Die Brennstoffzelle kann als Brennstoff molekularen Wasserstoff verwenden und infolge eines elektrochemischen Umwandlungsprozesses mit Sauerstoff Wasser und elektrische Energie erzeugen.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Entwicklung schließlich ein Kraftfahrzeug, typischerweise in Form eines Personenkraftwagens oder Transporters. Das Kraftfahrzeug weist einen zuvor beschriebenen Hybridantrieb auf. Insoweit gelten sämtliche zuvor und in Verbindung zum Hybridantrieb beschriebenen Merkmale, Effekte und Vorteile auch gleichermaßen für das Kraftfahrzeug.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Entwicklung ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug. Der Hybridantrieb weist einen Elektroantrieb zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, einen aufladbaren oder befüllbaren Energiespeicher zur Versorgung des Elektroantriebs mit elektrischer Energie sowie ein Stromerzeugungsaggregat zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem im Kraftfahrzeug mitführbaren Brennstoff auf. Das Hybridfahrzeug verfügt ferner über ein Positionsmodul, etwa in Form eines Navigationssystems zur Ermittlung einer Fahrzeugposition relativ zu einer Lade- oder Tankstelle.
Das Kraftfahrzeug, bzw. der Hybridantrieb verfügt ferner über eine elektronische Steuerung, welche datentechnisch mit dem Energiespeicher, mit dem Stromerzeugungsaggregat und mit dem Positionsmodul gekoppelt ist. Nach dem Verfahren ist ferner vorgesehen, einen Positionsparameter zu ermitteln, welcher zumindest die momentane Fahrzeugposition relativ zur Lade- oder Tankstelle kennzeichnet. Der Positionsparameter wird typischerweise vom Positionsmodul bereitgestellt. Ferner sieht das Verfahren die Ermittlung eines Energiespeicherparameters vor, welcher zumindest einen momentanen Ladezustand des Energiespeichers kennzeichnet.
Der Energiespeicherparameter kann typischerweise von der Kraftfahrzeugbatterie, etwa von einem Batteriesteuergerät bereitgestellt werden. Schließlich sieht das Verfahren die Ermittlung eines Aggregatparameters vor, welcher einen momentanen Betriebszustand des Stromerzeugungsaggregats kennzeichnet. Jener Aggregatparameter kann von der elektronischen Steuerung des Hybridantriebs, von einem Kraftfahrzeugsteuergerät und/oder von einem lokalen Steuergerät des Stromerzeugungsaggregats ermittelt und/oder bereitgestellt werden. Das Verfahren umfasst schließlich ein Regeln oder Steuern des Stromerzeugungsaggregats unter Berücksichtigung des Positionsparameters, des Energiespeicherparameters und des Aggregatparameters.
Das hier beschriebene Verfahren ist insbesondere mit einem zuvor beschriebenen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug durchführbar. Insoweit gelten sämtliche Merkmale, Wirkungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Hybridantriebs und des Kraftfahrzeugs in entsprechender Art und Weise auch für das hier beschriebene Verfahren zum Betrieb des Hybridantriebs; und umgekehrt.
Nach einer Weiterbildung kennzeichnet der Aggregatparameter die momentane Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats. Eine zeitweise Aktivierung und/oder Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats erfolgt insoweit in Abhängigkeit der Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats. Insbesondere und bei Implementierung des Stromerzeugungsaggregats in Form einer Brennstoffzelle kann eine nahezu unmittelbare oder instantane Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats vorgesehen werden, wenn die momentane Betriebstemperatur nahe oder bei der regulären Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats ist.
Liegt die momentane Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats jedoch z.B. weit unterhalb der regulären Betriebstemperatur so kann eine unmittelbare Abschaltung oder Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats aus Gründen seiner Betriebssicherheit unterbunden sein. Eine derart verzögerte Abschaltung oder Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats kann für seine kurzzeitige Aktivierung insoweit Berücksichtigung finden, als dass das Verfahren eine Entladung des Energiespeichers unterhalb eines unteren Schwellwerts innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gestattet und erlaubt, wenn hierdurch eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats, etwa bis zum Erreichen der elektrischen Lade- oder Tankstelle unterbunden oder unterdrückt werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst die Ermittlung des Aggregatparameters die Berechnung einer vorbestimmten Mindestlaufzeit und/oder einer Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats und/oder eine vom Stromerzeugungsaggregat erzeugbare Mindest-Energiemenge bis zu einer möglichen Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats. Die Berechnung der vorbestimmten Mindestlaufzeit oder Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats kann insbesondere von der momentanen Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats abhängen.
Die Mindestlaufzeit ist typischerweise umso größer, je weiter die momentane Betriebstemperatur von der regulären Betriebstemperatur entfernt ist. Alternativ oder ergänzend kann auf Basis der vorbestimmten Mindestlaufzeit eine minimal zu erzeugende Mindestenergiemenge berechnet werden, die bei einer Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats mindestens anfällt, bis das Stromerzeugungsaggregat unter Einhaltung der vorgegebenen Betriebssicherheit wieder abgeschaltet oder deaktiviert werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird auf Basis des Positionsparameters und des Energiespeicherparameters eine Zielzeit und/oder eine Zielenergie berechnet, die benötigt wird, um die Lade- oder Tankstelle zu erreichen. Hierbei können Topologieinformationen seitens des Positionsmoduls bereitgestellt und dementsprechend genutzt werden.
Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass das Stromerzeugungsaggregat derart aktiviert und/oder deaktiviert wird, sodass die Mindestlaufzeit und/oder die Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats kleiner ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle berechnete oder benötigte Zielzeit. Ergänzend oder alternativ hierzu kann das Stromerzeugungsaggregat derart aktiviert und/oder deaktiviert werden, dass die vom Stromerzeugungsaggregat erzeugbare Mindest-Energiemenge kleiner ist als die zum Erreichen der elektrischen Lade- oder Tankstelle berechnete Zielenergie.
Es kann hierbei gleichermaßen jeweils erreicht werden, dass mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle nun das Stromerzeugungsaggregat bereits deaktiviert ist oder unmittelbar deaktivierbar ist. Der Ladevorgang unter Verwendung einer elektrischen Ladestation oder ein Tankvorgang zum Tanken eines Brenn- oder Betriebsstoffs kann insoweit unmittelbar beginnen.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Entwicklung schließlich ein Computerprogramm. Dieses umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine elektronische Steuerung, insbesondere durch eine mikroelektronische Steuerung oder durch einen Computer der elektronischen Steuerung eines zuvor beschriebenen Hybridantriebs diese Steuerung veranlassen, das zuvor beschriebene Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebs durchzuführen.
Insoweit gelten auch für das Computerprogramm sämtliche zuvor bereits zum Hybridantrieb und zum Verfahren beschriebenen Merkmale, Vorteile und Wirkungen; und umgekehrt.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Entwicklung werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs,
2 ein Blockschaltbild eines Hybridantriebs,
3 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Lade- oder Tankstelle,
4 ein weiteres Blockschaltbild des Hybridantriebs,
5 ein Diagramm zur Visualisierung des Ladezustands des Energiespeichers und
6 ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Betrieb eines Hybridantriebs.

Detaillierte Beschreibung
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1, welches als Hybridfahrzeug ausgestaltet ist, schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Kraftfahrzeugkarosserie 2 mit einem als Fahrgastzelle fungierenden Innenraum 3 auf. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Hybridantrieb 10 auf. Dieser umfasst insbesondere einen aufladbaren oder befüllbaren Energiespeicher, etwa in Form einer Traktionsbatterie 14.
Im Blockschaltbild der 2 ist der Hybridantrieb 10 schematisch dargestellt. Der Hybridantrieb 10 ist als serieller Hybridantrieb ausgestaltet. Er weist zumindest einen Elektroantrieb 12 auf, der der Fortbewegung und der Traktion des Kraftfahrzeugs dient. Das vom Elektroantrieb 12 erzeugbare Drehmoment ist über ein Fahrwerk 26 auf den befahrbaren Untergrund 34 übertragbar. Der Elektroantrieb 12 wird von einer Traktionsbatterie 14 gespeist. Zur Reichweitenverlängerung weist der Hybridantrieb 10 ein Stromerzeugungsaggregat 16 auf. Das Stromerzeugungsaggregat 16 kann als Brennstoffzelle 17 implementiert sein. Das Stromerzeugungsaggregat 16 kann insbesondere einen in einem Tank 18 mitgeführten Brennstoff in elektrische Energie umwandeln.
Die seitens des Stromerzeugungsaggregats 16 erzeugbare elektrische Energie wird über einen Konverter 24 dem Energiespeicher 14 zugeführt. Über den Konverter 24 kann ein Bordnetz 22, etwa ein 12 V- Bordnetz des Kraftfahrzeugs 1 mit elektrischer Leistung, so etwa von der Batterie 14, versorgt werden. Der Energiespeicher 14 kann ferner mithilfe einer externen Lade- oder Tankstelle 40 über ein Bordladegerät 28 aufgeladen werden. Das Bordladegerät 28 weist, wie insbesondere in 3 dargestellt, einen Ladeanschluss 29 auf, der mit einem komplementär ausgestalteten Ladeanschluss 41 zum Laden des Energiespeichers 14 elektrisch gekoppelt werden kann.
Mittels des Energiespeichers 14 kann ferner eine Heizung 30 und/oder eine Klimaanlage 32 des Kraftfahrzeugs 1 betrieben werden.
Der Energiespeicher 14 kann insbesondere als elektrischer Energiespeicher, beispielsweise als Traktionsbatterie und/oder als Superkondensator ausgestaltet sein.
Der Hybridantrieb 10 kann in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden. Der Hybridantrieb 10 kann insbesondere unter Verwendung von seitens der des Energiespeichers 14 bereitgestellten elektrischen Energie den Elektroantrieb 12 antreiben, demzufolge das Fahrzeug 1 relativ zum Untergrund 34, etwa auf einer Straße entlang einer vorgegebenen Strecke bewegt werden kann. In einem solchen Traktionsmodus, der durch den Pfeil 36 dargestellt ist, kann elektrische Energie in Bewegungsenergie umgewandelt werden. In einem Rekuperation Betrieb, etwa angedeutet durch den Pfeil 38 kann Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Fährt das Kraftfahrzeug 1 beispielsweise auf einer abschüssigen Strecke, so kann der Elektroantrieb 12 in einen Generatormodus umgeschaltet werden. Der Elektroantrieb 12 fungiert hierbei als mechanische Bremse und kann die Bewegungsenergie oder potentielle Energie des Kraftfahrzeugs 1 in elektrische Energie umwandeln, die ihrerseits wieder in der Energiespeicher 14 eingespeist werden kann.
In 5 ist ein Energiediagramm des Energiespeichers 14 dargestellt. Der Ladezustand des Energiespeichers 14 ist in vertikaler Richtung nach oben hin schematisch dargestellt. Der Doppelpfeil ET bezeichnet eine Gesamtenergie, die im Energiespeicher gespeichert werden kann. Der Doppelpfeil EN kennzeichnet die effektiv nutzbare Energiemenge des Energiespeichers 14. Mit S1 wird ein unterer Schwellwert des Ladezustands des Energiespeichers 14 bezeichnet. Erreicht der Ladezustand des Energiespeichers 14 diesen unteren Schwellwert S1 wird unter normalen Betriebsbedingungen das Stromerzeugungsaggregat 16 aktiviert, sodass dieses einen Ladestrom erzeugt, mittels welchem der Energiespeicher 14 erforderlichenfalls bis zu einem vorgegebenen erhöhten Ladezustand unter Verbrauch des Brennstoffs geladen werden kann.
Der Schwellwert S2 ist ein Toleranzschwellwert, welcher unterhalb des Schwellwerts S1 liegt. Bis zu diesem Schwellwert S2 kann der Energiespeicher 14 in Ausnahmesituationen Entladen werden. Solche Ausnahmesituationen können insbesondere dann entstehen, wenn das Stromerzeugungsaggregat 16 infolge einer Aktivierung nicht unmittelbar wieder ausgeschaltet oder deaktiviert werden könnte. Insbesondere können Situationen entstehen, in welchen beispielsweise bei einer regulär vorgesehenen Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16, nämlich bei Erreichen des Schwellwerts S1, das Stromerzeugungsaggregat nur kurzzeitig zu aktivieren wäre, bis das Kraftfahrzeug 1 eine Lade- oder Tankstelle 40 erreicht.
Ist jedoch das Stromerzeugungsaggregat 16 nicht unmittelbar nach Aktivierung oder unmittelbar mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle 40 deaktivierbar, so kann der Ladevorgang mittels der Lade- oder Tankstelle nicht unmittelbar in die Wege geleitet werden. Stattdessen müsste zunächst abgewartet werden, bis das Stromerzeugungsaggregat 16 eine vorbestimmte Mindestlaufzeit erreicht hat, nach welcher es abschaltbar oder deaktivierbar ist. In diesem Zeitraum und bereits während das Kraftfahrzeug an der Lade- oder Tankstelle verweilt, kann es nicht mit elektrischem Strom seitens der Lade- oder Tankstelle geladen oder betankt werden. Stattdessen wird Brennstoff zum Betrieb des Stromerzeugungsaggregats 16 verbraucht.
Um einen solchen die Reichweite des Fahrzeugs ungünstig beeinflussenden Zustand zu vermeiden kann eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 in solchen Situationen unterdrückt werden, in welchen erstens bis zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle der untere Schwellwert S1 maximal um einen vorgegebenen Toleranzwert, d.h. bis zum Toleranzwert S2 unterschritten wird und wenn zweitens bei einer hypothetischen Inbetriebnahme des Stromerzeugungsaggregats 16 dieses einen Betrieb über eine vorbestimmte Mindestlaufzeit erfordern würde, die typischerweise länger oder größer ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle erforderlichen Zielzeit.
Im Blockschaltbild der 4 ist der Hybridantrieb 10 nochmals mit einer elektronischen Steuerung 50 und mit dem Positionsmodul 20 dargestellt. Bei dem Positionsmodul 20 kann es sich insbesondere um ein Navigationssystem des Kraftfahrzeugs 1 handeln. Dieses kann beispielsweise eine Kommunikationsverbindung zu einem Netzwerk 21, etwa einem Kommunikationsnetzwerk 21 und hierüber auch zu einer Datenbank 23 aufbauen und nutzen. Mittels des Positionsmoduls 20 können statische aber auch dynamische, insbesondere Echtzeit-Verkehrsinformationen abgerufen und für die Berechnung beispielsweise einer Zielzeit ZT und/oder einer Zielenergie ZE genutzt werden, die voraussichtlich nötig ist, bzw. sind, um beispielsweise ein vorgegebenes Positionsziel, etwa eine elektrische Lade- oder Tankstelle 40 zu erreichen.
Die elektronische Steuerung 50 kann ferner dazu ausgestaltet sein, abhängig von der momentanen Fahrzeugposition, welche vom Positionsmodul 20 bereitgestellt werden kann, die Fahrzeugposition relativ zu einer Lade- oder Tankstelle 40 zu berechnen oder zu bestimmen. Insoweit kann auf Basis der entsprechenden Navigationsdaten eine Zielzeit ZT berechnet werden, welche vom Fahrzeug voraussichtlich benötigt wird, um die elektrische Lade- oder Tankstelle 40 zu erreichen.
Ergänzend oder alternativ kann die elektronische Steuerung 50 zur Berechnung einer Zielenergie ZE ausgestaltet sein, um eine Energiemenge anzugeben, die voraussichtlich benötigt wird, um ausgehend von der momentanen Fahrzeugposition, sowie ausgehend vom momentanen und/oder prognostizierten Strom- oder Energieverbrauch die elektrische Lade- oder Tankstelle 40 zu erreichen.
Im Diagramm der 5 ist eine momentan bereitgestellte Restenergie RE aufgezeigt, welche den momentanen Ladezustand LZ des Energiespeichers 14 relativ zum unteren Schwellwert S1 wiedergibt. Ist beispielsweise die berechnete Zielenergie ZE um lediglich einen vorgegebenen Toleranzwert größer als die momentan bereitstellbare Restenergie des Energiespeichers, so kann die elektronische Steuerung 50 dazu ausgelegt sein, die Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 zumindest bis zu einem Abfall des Ladezustand bis zum Toleranzwert S2 zu unterdrücken.
D.h. das Kraftfahrzeug 1 kann bei ausgeschaltetem Stromerzeugungsaggregat allein mit Energie des Energiespeichers 14 gespeist werden, um die elektrische Lade- oder Tankstelle 40 zu erreichen. Hierbei kann der untere Schwellwert S1 auch um den vorgegebenen Toleranzwert unterschritten werden.
Ergänzend oder alternativ hierzu kann die Steuerung 50 auch die voraussichtliche Zielzeit ZT berechnen, die das Kraftfahrzeug voraussichtlich benötigen wird, um die elektrische Lade- oder Tankstelle 40 zu erreichen. Die elektronische Steuerung 50 kann ferner eine Mindestlaufzeit MT des Stromerzeugungsaggregats 16, insbesondere bei noch ausgeschaltetem oder deaktiviertem Stromerzeugungsaggregat 16, bestimmen oder berechnen. Die Mindestlaufzeit MT gibt diejenige Laufzeit des Stromerzeugungsaggregats 16 an, die es mindestens aktiviert sein müsste, wenn es ausgehend vom momentanen Betriebszustand aktiviert werden würde, bevor es wieder ausgeschaltet oder deaktiviert werden kann.
Ist die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle 40 benötigte Zielenergie ZE größer als die regulär bereitstellbare Restenergie RE und befindet sich die Zielenergie noch innerhalb des Toleranzfensters zwischen den beiden Schwellwerten S1 und S2 so kann die elektronische Steuerung 16 eine reguläre Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 insbesondere dann unterdrücken, wenn die vorbestimmte Mindestlaufzeit MT größer ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle berechnete Zielzeit ZT.
Die Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 oder dessen blockierte Aktivierung hat zur Folge, dass zwar der Energiespeicher 14 stärker als der untere Schwellwert S1 entladen wird. Die Verhinderung der Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 hat jedoch den Vorteil, dass dieses nicht über die vorbestimmte Mindestlaufzeit aktiviert bleiben muss.
Auf diese Art und Weise kann erreicht werden, dass mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle 40 das Stromerzeugungsaggregat 16 ausgeschaltet oder deaktiviert ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Hybridantrieb 10 und des zugehörigen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass unter Berücksichtigung des Energiespeicherparameters B, des Aggregatparameters A und des Positionsparameters P eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 bei einem Batterieladezustand erfolgt, der oberhalb des unteren Schwellwert S1 liegt.
Eine solch frühzeitige Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 erfolgt hierbei derart, dass die vorbestimmte Mindestlaufzeit MT oder die zumindest erzeugbare Mindest-Energiemenge ME kleiner ist, als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle 40 berechnete Zielzeit ZT und/oder die zuvor berechnete Zielenergie ZE. Auf diese Art und Weise wird zwar Brennstoff zum Laden des Energiespeichers 14 verbraucht. Spätestens mit Erreichen der Lade- oder Tankstelle 40 kann jedoch das Stromerzeugungsaggregat unmittelbar deaktiviert werden.
Das Flussdiagramm der 6 illustriert nochmals die einzelnen Verfahrensschritte zum Betrieb des Hybridantriebs 10. In einem ersten Schritt 100 wird ein Positionsparameter P, typischerweise mittels des Positionsmoduls 20 ermittelt. Ergänzend wird im nachgelagerten oder zeitgleich hierzu stattfindenden Verfahrensschritt 102 der Aggregatparameter A ermittelt, welcher den momentanen Betriebszustand, insbesondere die Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats 16 kennzeichnet. Im Schritt 104 wird schließlich der Energiespeicherparameter B, mithin der Ladezustand des Energiespeichers 14 ermittelt.
Im nachfolgenden Schritt 106 werden sämtliche Parameter A, B, P derart verarbeitet, dass sichergestellt werden kann, dass das Stromerzeugungsaggregat 16 derart angesteuert wird, dass es bei oder vor Erreichen der Ladestation deaktivierbar ist oder bereits deaktiviert wird.
Entsprechend der Auswertung im Schritt 106 wird das Stromerzeugungsaggregat 16 im nachfolgenden Schritt 108 aktiviert. Ergibt die Berechnung im Schritt 106, dass eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats 16 unterbleiben soll, fährt das Verfahren mit den Schritten 100, 102, 104 wie zuvor beschrieben fort. Die Schritte 100, 102, 104 können insoweit auch synchron oder zeitgleich durchgeführt werden. Wird im Schritt 106 festgestellt, dass das Stromerzeugungsaggregat 16 vorzugsweise aktiviert werden sollte, so erfolgt eine entsprechende Aktivierung im Schritt 108. Im nachfolgenden Schritt 110 wird alsdann über eine vorbestimmte Mindestlaufzeit MT der Energiespeicher 14 geladen.
Im nachfolgenden Schritt 112 erfolgt schließlich eine Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregat, beispielsweise wenn das Stromerzeugungsaggregat eine vorgegebenes reguläre Betriebstemperatur erreicht hat und/oder wenn der Ladezustand des Energiespeichers 14 wieder oberhalb des unteren Schwellwert S1 liegt. Das Verfahren fährt dann mit der zuvor beschriebenen Schleife der Schritte 100 bis 106 fort.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltungen der Entwicklung, zu welcher im Rahmen der Entwicklung weitere zahlreiche Varianten denkbar sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Entwicklung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine oder einige mögliche Implementierung(en) eines Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Kraftfahrzeugkarosserie
3: Innenraum
10: Hybridantrieb
12: Elektroantrieb
14: Energiespeicher
16: Stromerzeugungsaggregat
17: Brennstoffzelle
18: Tank
20: Positionsmodul
21: Netzwerk
22: Bordnetz
23: Datenbank
24: Konverter
26: Fahrwerk
28: Bordladegerät
29: Ladeanschluss
30: Heizung
32: Klimaanlage
34: Untergrund
36: Traktion
38: Rekuperation
40: Ladestation
41: Ladeanschluss
50: elektronische Steuerung

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 10318882 A1 [0006]

Claims

Hybridantrieb (10) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend: - einen Elektroantrieb (12) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (1), - einen aufladbaren oder befüllbaren Energiespeicher (14) zur Versorgung des Elektroantriebs (12) mit elektrischer Energie, - ein Stromerzeugungsaggregat (16) zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem im Kraftfahrzeug (1) mitführbaren Brennstoff, - ein Positionsmodul (20) zur Ermittlung einer Fahrzeugposition relativ zu einer Lade- oder Tankstelle (40), und - eine elektronische Steuerung (50), welche datentechnisch mit dem Energiespeicher (14), mit dem Stromerzeugungsaggregat (16) und mit dem Positionsmodul (20) gekoppelt ist und welche dazu ausgestaltet ist, einen Betrieb des Stromerzeugungsaggregats (16) unter Berücksichtigung sowohl eines Positionsparameters (P), eines Energiespeicherparameters (B) und eines Aggregatparameters (A) zu regeln oder zu steuern, wobei der Positionsparameter (P) zumindest die momentane Fahrzeugposition relativ zur Lade- oder Tankstelle (40) kennzeichnet, der Energiespeicherparameter (B) zumindest einen momentanen Ladezustand des Energiespeichers (14) kennzeichnet und der Aggregatparameter (A) einen momentanen Betriebszustand des Stromerzeugungsaggregats (16) kennzeichnet.
Hybridantrieb (10) nach Anspruch 1, wobei der Aggregatparameter (A) die momentane Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats (16) kennzeichnet.
Hybridantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aggregatparameter (A) eine vorbestimmte Mindestlaufzeit (MT) und/oder eine Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats (16) und/oder eine vom Stromerzeugungsaggregat (16) erzeugbare Mindest-Energiemenge (ME) bis zu einer möglichen Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats (16) kennzeichnet.
Hybridantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (50) dazu ausgestaltet ist, auf Basis des Positionsparameters (P) und des Energiespeicherparameters (B) eine Zielzeit (ZT) und/oder Zielenergie (ZE) zu berechnen, die benötigt wird, um die elektrische Ladestation (40) zu erreichen.
Hybridantrieb (10) nach Anspruch 3 und 4, wobei die Steuerung (50) dazu ausgestaltet ist, das Stromerzeugungsaggregat (16) derart zu aktivieren und/oder zu deaktivieren, dass die Mindestlaufzeit (MT) und/oder die Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats (16) kleiner ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle (40) berechnete Zielzeit (ZT).
Hybridantrieb (10) nach Anspruch 3 und 4 oder nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (50) dazu ausgestaltet ist, das Stromerzeugungsaggregat (16) derart zu aktivieren und/oder zu deaktivieren, dass die vom Stromerzeugungsaggregat (16) erzeugbare Mindest-Energiemenge (ME) kleiner ist als die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle (40) berechnete Zielenergie (ZE).
Hybridantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuerung (50) dazu ausgestaltet ist, eine Aktivierung des Stromerzeugungsaggregats (16) zumindest temporär zu blockieren oder zu verzögern, wenn die zum Erreichen der Lade- oder Tankstelle (40) berechnete Zielenergie (ZE) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwerts größer ist als die momentan vom Energiespeicher (40) regulär bereitstellbare Restenergie (RE).
Hybridantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (50) dazu ausgestaltet ist, das Stromerzeugungsaggregat (16) derart anzusteuern, dass das Stromerzeugungsaggregat (16) bei oder vor Erreichen der Ladestation (40) deaktivierbar ist.
Hybridantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stromerzeugungsaggregat (16) eine Brennstoffzelle (17) aufweist oder als Brennstoffzelle (17) ausgestaltet ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Kraftfahrzeugkarosserie (2) und mit einem Hybridantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebs (10) für ein Kraftfahrzeug (1), wobei der Hybridantrieb (10) einen Elektroantrieb (12) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (1), einen aufladbaren oder befüllbaren Energiespeicher (14) zur Versorgung des Elektroantriebs (12) mit elektrischer Energie, ein Stromerzeugungsaggregat (16) zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem im Kraftfahrzeug (1) mitführbaren Brennstoff, ein Positionsmodul (20) zur Ermittlung einer Fahrzeugposition relativ zu einer Lade- oder Tankstelle (40), und eine elektronische Steuerung (50) aufweist, welche datentechnisch mit dem Energiespeicher (14), mit dem Stromerzeugungsaggregat (16) und mit dem Positionsmodul (20) gekoppelt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Ermittlung eines Positionsparameters (P), welcher zumindest die momentane Fahrzeugposition relativ zur Lade- oder Tankstelle (40) kennzeichnet, - Ermittlung eines Energiespeicherparameters (B), welcher zumindest einen momentanen Ladezustand des Energiespeichers (14) kennzeichnet, - Ermittlung eines Aggregatparameter (A), welcher einen momentanen Betriebszustand des Stromerzeugungsaggregats (16) kennzeichnet und - Regeln oder Steuern des Stromerzeugungsaggregats (16) unter Berücksichtigung des Positionsparameters (T), des Energiespeicherparameters (B) und des Aggregatparameters (A).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Aggregatparameter (A) die momentane Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats (16) kennzeichnet und wobei eine zeitweise Aktivierung und/oder Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats (16) in Abhängigkeit der Betriebstemperatur des Stromerzeugungsaggregats (16) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Ermittlung des Aggregatparameters (A) die Berechnung einer vorbestimmten Mindestlaufzeit (MT) und/oder einer Restlaufzeit des Stromerzeugungsaggregats (16) und/oder eine vom Stromerzeugungsaggregat (16) erzeugbare Mindest-Energiemenge (ME) bis zu einer möglichen Deaktivierung des Stromerzeugungsaggregats (16) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei auf Basis des Positionsparameters (P) und des Energiespeicherparameters (B) eine Zielzeit (ZT) und/oder eine Zielenergie (ZE) berechnet wird, die benötigt wird, um die elektrische Ladestation (40) zu erreichen.
Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine elektronische Steuerung (50) eines Hybridantriebs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 diese veranlassen, das Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebs (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 durchzuführen.