DE10323722A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsaufteilfaktors in Hybridfahrzeugen - Google Patents

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Michael Back
Antonio Dr. Sciarretta
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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsaufteilfaktors PSF zwischen der von einem Brennstoffwandler (2) und einem Elektromotor (4) erzeugten Leistung eines Hybrid-Fahrzeugs wird ein adaptiver Äquivalenzfaktor EF zur Gewichtung eines Elektroenergieverbrauchswerts in einer Kostenfunktion CF bestimmt und das Minimum der von PSF abhängigen Kostenfunktion CF ermittelt. Daraufhin wird der Leistungsaufteilfaktor PSF extrahiert, für den das Minimum der Kostenfunktion CF erzielt wurde.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsaufteilfaktors PSF (= Power Split Factor) zwischen der von einem Brennstoffwandler und einem Elektromotor erzeugten Leistung eines Hybridfahrzeugs.
  • So genannte parallele Hybridfahrzeuge umfassen eine Antriebsstrangarchitektur, die zwei primäre Antriebsquellen aufweist. Eine Antriebsquelle ist ein Brennstoffwandler, beispielsweise ein interner Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle. Die andere Antriebsquelle ist ein Elektromotor, der durch einen Energiespeicher gespeist wird. Der Energiespeicher kann beispielsweise eine Batterie oder ein großer Kondensator sein. Die Leistung, die benötigt wird, um die gewünschte Geschwindigkeit und Beschleunigung zu erreichen, kann durch eine Kombination der beiden Antriebsquellen zur Verfügung gestellt werden. In den meisten Anwendungen ist der Elektromotor eine reversible Maschine. Dies bedeutet, dass er gleichsam als Generator betrieben werden kann, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln und somit den Energiespeicher aufzuladen. Es ist jedoch auch möglich, zwei getrennte Maschinen vorzusehen, einen Motor und einen Generator. Normalerweise ist der Brennstoffwandlerpfad nicht reversibel.
  • Aus diesem Grund wird bei herkömmlichen Antriebssträngen jegliche Veränderung der kinetischen Energie durch Abbremsen und potentielle Energie beim Bergabfahren, die den Rollwiderstand und die Massenträgheit überschreiten, an den Bremsen in Reibung umgewandelt. Eine Möglichkeit, den Brennstoffverbrauch bei einem hybriden Antriebsstrang zu reduzieren, besteht darin, solche Energie im Energiespeichersystem zu sammeln und für eine spätere Verwendung zu speichern. Eine weitere Energiesparmöglichkeit besteht darin, die Arbeit der beiden Maschinen zu optimieren, insbesondere die Leistungsaufteilung zu beeinflussen.
  • Es ist daher bekannt, eine Steuereinheit vorzusehen, die aus Informationen über die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung und die Straßensteigung die Geschwindigkeits- und Drehmomentanforderung bewertet und entscheidet, wie viel zusätzliche Leistung durch den Brennstoffwandler und durch das Energiespeichersystem bereitgestellt werden muss. Eine wichtige Bedingung hierbei ist, dass das System selbstladend sein soll. Dies bedeutet, dass das Energiespeichersystem nicht durch eine externe Quelle aufgeladen werden soll. Der Ladungszustand des Energiespeichersystems soll immer innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen.
  • Die gängigste Art und Weise, wie ein hybrider Antriebsstrang betrieben wird, besteht darin, Regeln zu verwenden, die besagen unter welchen Umständen der Brennstoffwandler abgeschaltet wird oder welcher Prozentsatz der geforderten Leistung er liefern muss. Diese Regeln sind typischerweise „Wenn-Dann"-Regeln (if – then), die eine Anzahl von Situationen abdecken in Abhängigkeit des Ladezustands des Energiespeichersystems, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung, etc.. Sie resultieren aus Erfahrungen mit einem bestimmten Antriebsstrang. Jedoch können diese Regeln nicht in einfacher Art und Weise auf ein anderes System angewendet werden. Dafür müssten sie einen komplexen und zeitaufwendigen Kalibrierungsprozess durchlaufen.
  • Eine weitere Möglichkeit der Steuerung von hybriden Antriebssträngen besteht darin, das System kontinuierlich zu steuern und dabei eine Kostenfunktion zu optimieren, die gewöhnlich zwei Größen enthält, die minimiert werden müssen: der Brennstoffverbrauch und die Variationen des Ladungszustands des Energiespeichersystems. Diese Größen können nicht unmittelbar aufaddiert werden, selbst wenn beide als Energie ausgedrückt sind. Wird elektrische Energie im Energiespeicher gespeichert, kann diese Energie später dazu benutzt werden, das Fahrzeug anzutreiben. Dies bedeutet, dass später Brennstoffenergie gespart werden kann. Dies ist die Methode der so genannten Brennstoffäquivalenz der elektrischen Energie.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem die Kombination eines Elektroantriebs und eines Brennstoffantriebs so optimiert werden kann, dass ein minimaler Brennstoffverbrauch erfolgt.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß wird eine Kostenfunktion, die vom Leistungsaufteilfaktor PSF abhängt, minimiert. In der Kostenfunktion sind ein Brennstoffenergieverbrauchswert FEU (= Fuel Energy Use) und ein Elektroenergieverbrauchswert EEU (= Electrical Energy Use), die beide vom Leistungsaufteilfaktor PSF abhängen, zusammengeführt. Der Brennstoffenergieverbrauchswert FEU ist mit dem Brennstoffverbrauch assoziiert. Der Elektroenergieverbrauchswert EEU ist eine Größe, die die Variation der gespeicherten elektrischen Energie im Energiespeichersystem ausdrückt. In der Kostenfunktion CF ist der Brennstoffenergieverbrauchswert FEU mit dem Faktor 1 und der Elektroenergieverbrauchswert EEU mit einem adaptiven Äquivalenzfaktor EF (= Equivalence Factor) gewichtet. Aufgrund des adaptiven Äquivalenzfaktors EF kann insbesondere der Zustand des Energiespeichers in Echtzeit berücksichtigt werden, da der Äquivalenzfaktor on-line, d.h. während des Betriebs des Hybridfahrzeugs, und in Echtzeit bestimmt wird. Durch Bestimmen des Minimums der Kostenfunktion CF bezüglich des Leistungsaufteilfaktors PSF wird der Leistungsaufteilfaktor PSF bestimmt, für den der geringste Brennstoffverbrauch benötigt wird. Dies hat den Vorteil, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren „Wenn-dann"-Regeln vermieden werden. Die Kostenfunktion kann beispielsweise durch numerische oder analytische Verfahren minimiert werden. Die Kostenfunktion kann kontinuierlich minimiert werden. Vorzugsweise wird das Verfahren jedoch in einer getakteten Betriebsart ausgeführt, was bedeutet, dass die Kostenfunktion für jeden Takt minimiert wird und ein optimaler Leistungsaufteilwert PSF ermittelt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren muss nicht für unterschiedliche Fahrbedingungen kalibriert werden. Es implementiert ein Optimierungskonzept mit inhärenter Adaptivität und Sensitivität bezüglich des momentanen Zustands des Systems. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine beträchtliche Brennstoffeinsparung bei unterschiedlichen Fahrprofilen erreicht, insbesondere bei Strecken mit Höhenvariationen, d.h. Bergauf- und Bergabfahrt.
  • Es ist jedoch auch denkbar, für vorgegebenen Werte von PSF den Brennstoffenergieverbrauchswert FEU und den Elektroenergieverbrauchswert EEU zu ermitteln und für jeden PSF-Wert die Kostenfunktion CF zu berechnen. Durch Vergleich der berechneten Kostenfunktionen kann das Minimum der Kostenfunktion ermittelt werden und der entsprechende Leistungsaufteilfaktor bestimmt werden.
  • Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante umfassen die Leistungsaufteilfaktorwerte PSF, für die der Brennstoffenergieverbrauchswert FEU und der Elektroenergieverbrauchswert EEU erzeugt werden, die Werte 0 und 1, sowie denjenigen Leistungsaufteilfaktorwert PSF, der der wirtschaftlichsten Betriebsweise des Brennstoffwandlers entspricht. Dabei bedeutet PSF = 0, dass alle Leistung, die benötigt wird, durch den Brennstoffwandler erzeugt wird. PSF = 1 bedeutet, dass alle Leistung, die an den Rädern benötigt bzw, erzeugt wird, von dem Energiespeichersystem kommt, bzw. dahin geht. Es ist auch denkbar, dass der Brennstoffwandler bei seiner effektivsten Betriebsweise mehr Leistung erzeugt als zum Antrieb des Hybridfahrzeugs benötigt wird. In diesem Fall wird die überschüssige Leistung dem Energiespeicher zugeführt. Diese Betriebsart entspricht einem Leistungsaufteilfaktor PSF < 0. Die effektivste Betriebsart des Brennstoffwandlers kann von der momentanen Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängen. Dies kann bei der Ermittlung des PSF-Werts, für den die Werte EEU und FEU bestimmt werden, berücksichtigt werden.
  • Vorzugsweise wird die momentane Geschwindigkeit und Beschleunigung des Hybridfahrzeugs gemessen. Diese Werte können in die Erzeugung des Brennstoffenergieverbrauchswerts FEU und des Elektroenergieverbrauchswerts EEU einfließen und die Bestimmung dieser Werte genauer machen.
  • Wenn das an den Rädern benötigte Drehmoment und/oder die erwartete Geschwindigkeit bestimmt werden, kann der zukünftige Leistungsbedarf genauer abgeschätzt werden und kann die Leistungsaufteilung unter Berücksichtigung eines minimalen Brennstoffverbrauches genauer berechnet werden.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Äquivalenzfaktor EF aus einem Wahrscheinlichkeitsfaktor PF (= Probability Factor) bestimmt wird. In den Wahrscheinlichkeitsfaktor PF können verschiedene Größen einfließen, so dass eine optimale Gewichtung des Elektroenergieverbrauchswerts EEU in der Kostenfunktion CF erfolgen kann.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Wahrscheinlichkeitsfaktor PF in Abhängigkeit von einem Äquivalenzfaktor für das Laden eines Energiespeichers OEFC (= Overall Efficiency Factor for Charging Operation), einem Äquivalenzfaktor für das Entladen des Energiespeichers OEFD (= Overall Efficiency Factor for Discharging Operation), einem Erwartungswert für den Verbrauch mechanischer Energie EH (= Energy Horizon) und dem Verhältnis zwischen an den Rädern gewonnener elektrischer Energie und an den Rädern verbrauchter mechanischer Energie EMR bestimmt wird. Der Wahrscheinlichkeitsfaktor PF kann auch nur aus einem der Werte oder einer beliebigen Kombination der Werte bestimmt werden. Durch diese Maßnahme kann der korrekte Äquivalenzfaktor EF des momentanen Zeitabschnitts bestimmt werden. Durch den Faktor EMR, der auch direkt in den Äquivalenzfaktor EF einfließen kann, kann erreicht werden, dass der Äquivalenzfaktor EF immer auf die momentane und anstehende Fahrsituation angepasst ist.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis zwischen an den Rädern gewonnener elektrischer Energie und an den Rädern verbrauchter mechanischer Energie EMR aus der Fahrtroute und Informationen über die Verkehrssituation geschätzt wird.
  • Informationen über die Fahrtroute und Informationen über die Verkehrssituation, die von einem Telematiksystem, das sich vorzugsweise in dem Hybridfahrzeug befindet, geliefert werden, werden miteinander kombiniert. Die Fahrtrouteninformation wird durch so genanntes „Route Mapping" extrahiert. Besonders wird dabei auf Steigungen und Gefälle der geplanten Route geachtet. Die Information des Telematiksystems kann insbesondere dazu verwendet werden, Informationen über bestehende ortsfeste oder sich bewegende Hindernisse, beispielsweise Fahrzeuge die sich langsamer bewegen als das Hybridfahrzeug, auf der geplanten Fahrtroute zu sammeln. Aus diesen Informationen können in der nahen Zukunft anstehende Brems- oder Beschleunigungsmanöver geschätzt werden. Jedes Mal, wenn eine neue Information vom Telematiksystem zugänglich ist, werden die geschätzte Geschwindigkeit und die Höhenprofile der Strecke benutzt, um die verschiedenen Energieverteilungen zu bewerten, und dann ein neues Verhältnis zwischen an den Rädern gewonnener elektrischer Energie und an den Rädern verbrauchter mechanischer Energie zu bestimmen. Dies bedeutet, dass jedes Mal, wenn der Wert EMR aktualisiert wird, auch der Wahrscheinlichkeitsfaktor PF und damit der Äquivalenzfaktor EF aktualisiert werden. Somit steht der Kostenfunktion CF immer ein aktueller Äquivalenzfaktor EF zur Verfügung.
  • Die Äquivalenzfaktoren für das Laden und Entladen des Energiespeichersystems OEFC und OEFD können in Abhängigkeit von der Wechselbeziehung zwischen Brennstoffenergieverbrauchswert FEU, und Elektroenergieverbrauchswert EEU geschätzt werden.
  • Insbesondere können sie als Ableitung der Abhängigkeit zwischen dem Brennstoffenergieverbrauchswert FEU und dem Elektroenergieverbrauchswert EEU definiert werden. Diese Werte sind eine Funktion des Fahrzeugs und der Verkehrssituation. Die Größen OEFC und OEFD können „off-line" bestimmt werden. Dazu werden die Brennstoffenergieverbrauchswerte FEU und Elektroenergieverbrauchswerte EEU für verschiedene konstante Leistungsaufteilfaktoren PSF berechnet. Die Werte werden jeweils für einen positiven und negativen Elektroenergieverbrauchswert EEU durch eine gerade Linie angenähert. Die Steigung der Geraden für positive Werte EEU entspricht dem Äquivalenzfaktor OEFD und die Steigung der Geraden für negative Werte von EEU entspricht dem Äquivalenzwert OEFC. Da diese Größen mit unterschiedlichen Fahrprofilen geringfügig variieren, können Durchschnittswerte verwendet werden, die aus verschiedenen Referenzfahrprofilen berechnet werden, wobei einige Fahrprofile mit Steigungsvariationen berücksichtigt werden.
  • In den Wahrscheinlichkeitsfaktor PF fließt außerdem der Erwartungswert für den Verbrauch mechanischer Energie EH ein. Dieser Wert kann innerhalb eines vorgegebenen Bereichs abhängig von der Fahrzeugkonfiguration, z.B. werksseitig, eingestellt werden.
  • Der Wahrscheinlichkeitsfaktor PF variiert zwischen 0 und 1. Der Wert 0 bedeutet, dass der Äquivalenzfaktor EF dem Äquivalenzfaktor für das Laden des Energiespeichers OEFC entspricht. Der Wert 1 für den Wahrscheinlichkeitsfaktor PF bedeutet, dass der Äquivalenzfaktor EF dem Äquivalenzfaktor für das Entladen des Energiespeichers OEFD entspricht. Für Werte des Wahrscheinlichkeitsfaktors PF zwischen 0 und 1 können Äquivalenzfaktoren EF aufgrund einer linearen Abhängigkeit bestimmt werden.
  • Der Äquivalenzfaktor EF wird benutzt, um den Elektroenergieverbrauchswert EEU in der Kostenfunktion CF zu gewichten.
  • Nach einer analytischen Minimierung der Kostenfunktion CF bzw. nach der Bewertung der Kostenfunktion CF für alle Leistungsaufteilwerte PSF und anschließender Bestimmung des Minimums der Kostenfunktion CF kann der entsprechende Leistungsaufteilfaktor PSF als Steuervariable für das momentane Zeitintervall, d.h. die Zeitspanne zwischen zwei Taktsignalen, bestimmt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs in schematisierter Darstellung;
  • 2 eine graphische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 3 eine Methode zur Ermittlung der Werte OEFC und OEFD.
  • In der 1 ist ein Antriebsstrang 1 eines Hybridfahrzeugs stark schematisiert dargestellt. Der Antriebsstrang umfasst einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Brennstoffwandler 2, der aus einem als Kraftstofftank ausgebildeten Brennstoffspeicher 3 mit Brennstoff versorgt wird. Weiterhin umfasst der Antriebsstrang 1 einen Elektromotor 4, der aus einem als Batterie ausgebildeten Energiespeicher 5 mit Strom versorgt wird. Eine Leistungsaufteilvorrichtung 6 bestimmt, wie sich die an die angetriebenen Räder 7 gelieferte Leistung aufteilt. Dies bedeutet, dass die Leistungsaufteilvorrichtung 6 bestimmt, welcher Anteil einer vorgegebenen benötigten Leistung durch den Brennstoffwandler 2 und welcher Anteil durch den Elektromotor 4 bereitgestellt wird. Durch die Pfeilspitzen 8 – 12 wird der Leistungsfluss angedeutet. Von dem Brennstoffwandler 2 wird Leistung in Richtung der Pfeilspitzen 8,9 zu den Rädern 7 geführt. Dieser Prozess ist nicht reversibel. Von dem Elektromotor 4 wird Leistung in Richtung der Pfeilspitzen 11, 9 zu den Rädern 7 geführt. Beim Bremsen bzw. bei Bergabfahrt kann jedoch auch Leistung von den Rädern 7 in Richtung der Pfeilspitzen 10, 12, zum Elektromotor geführt werden, wobei der Elektromotor 4 in diesem Fall als Generator arbeitet und den Energiespeicher 5 auflädt. Außerdem ist eine Lastpunktverschiebung des Brennstoffwandlers zu höheren Wirkungsgraden denkbar, wobei durch den Brennstoffwandler mehr Leistung erzeugt wird als zum Antrieb des Hybridfahrzeugs benötigt wird. In diesem Fall fließt Leistung in Richtung der Pfeilspitzen 11, 12 in den Energiespeicher 5. Im so genannten Boost-Betrieb wird von dem Brennstoffwandler 2 und dem Elektromotor 4 gemeinsam Leistung an die angetriebenen Räder geliefert. Dadurch kann mehr Leistung an die angetriebenen Räder gegeben werden als durch die Brennstoffzelle 2 oder den Elektromotor 4 jeweils alleine. Daher kann im Boost-Betrieb eine größere Beschleunigung des Hybridfahrzeugs erreicht werden als beim Betrieb mit jeweils nur dem Brennstoffwandler 2 oder dem Elektromotor 4.
  • In der 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsaufteilfaktors PSF zwischen der von dem Brennstoffwandler 2 und dem Elektromotor 4 erzeugten Leistung des Hybridfahrzeugs schematisch dargestellt. Während des Betriebs des Hybridfahrzeugs wird zu jedem Zeitpunkt die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Hybridfahrzeugs gemessen. Aus diesen Werten werden das an den Rädern des Hybridfahrzeugs benötigte Drehmoment und die benötigte Geschwindigkeit ermittelt. In einer Recheneinheit 20 wird ein Testdatensatz für verschiedene Werte des Leistungsaufteilfaktors PSF, der die Leistungsaufteilung zwischen Brennstoffwandler und Elektromotor bestimmt, berechnet. Dabei werden auch die Werte PSF = 0 und PSF = 1 verwendet. PSF = 1 bedeutet, dass die gesamte Leistung, die an den Rädern benötigt wird beziehungsweise erhältlich ist, von dem Elektromotor kommt beziehungsweise zu dem Elektromotor führt. Der Wert PSF = 0 bedeutet, dass die gesamte an den Rädern benötigte Leistung durch den Brennstoffwandler erzeugt wird. Außerdem wird ein PSF-Wert verwendet, der der Betriebsbedingung des Brennstoffwandlers mit dem besten Wirkungsgrad entspricht. In der Recheneinheit 20 werden für jeden Wert PSF ein Brennstoffenergieverbrauchswert FEU und ein Elektroenergieverbrauchswert EEU bestimmt. Der Brennstoffenergieverbrauchswert FEU ist mit dem Brennstoffverbrauch korreliert und der Elektroenergieverbrauchswert EEU korreliert mit der Variation der elektrischen Energie, die im Energiespeicher gespeichert ist. Die Größen FEU und EEU werden unterschiedlich stark gewichtet und in einer Kostenfunktion CF zusammengefasst: CF = FEU + EF × EEU.
  • Der Wert FEU wird mit dem Faktor 1 und der Wert EEU wird mit einem Äquivalenzfaktor EF gewichtet. Der Wert EF wird aufgrund von vier Parametern bestimmt. Diese vier Parameter sind der Äquivalenzfaktor für das Entladen des Energiespeichers OEFD, der Äquivalenzfaktor für das Laden des Energiespeichers OEFC, das Verhältnis EMR zwischen der elektrischen Energie, die von den Rädern gewonnen wird, und der mechanischen Energie, die von den Rädern verbraucht wird, und ein Erwartungswert für den Verbrauch mechanischer Energie EH. Der Wert EH kann innerhalb eines für das Hybridfahrzeug typischen Bereichs vom Benutzer ausgewählt werden. Das Verhältnis EMR hängt stark vom Fahrprofil ab. Das Verhältnis kann prinzipiell zwischen 0 und unendlich variieren und hängt stark von den Geschwindigkeitsprofilen und dem Höhenprofil der gefahrenen Strecke ab.
  • Der Wert EMR wird in Echtzeit bestimmt, indem Informationen, die mit der Fahrtroute zusammenhängen, und Informationen von einem Telematiksystem kombiniert werden. Insbesondere wird das Höhenprofil der gefahrenen Strecke durch so genanntes „Route Mapping" bewertet. Durch das Telematiksystem kann erkannt werden, ob ortsfeste, beziehungsweise sich bewegende Hindernisse sich vor dem Hybridfahrzeug befinden oder nicht. Aus dieser Information kann das Abbremsen und Beschleunigen in der nahen Zukunft geschätzt werden. Jedes Mal, wenn eine neue Information vom Telematiksystem erhältlich ist, werden die momentane Geschwindigkeit und das Höhenprofil der Strecke benutzt, die verschiedenen Leistungsanteile zu bewerten und das zukünftige EMR zu schätzen. Mit den vier Parametern wird ein Wahrscheinlichkeitsfaktor PF ermittelt, der zwischen 0 und 1 variiert. Der Wert 0 bedeutet, dass der Äquivalenzfaktor EF OEFC entspricht. Der Wert PF = 1 entspricht einem Äquivalenzfaktor EF = OEFD. Für dazwischen liegende Werte von PF werden zwischen OEFD und OEFC liegende Werte des Äquivalenzfaktors EF ermittelt. Dabei besteht ein lineares Verhältnis zwischen PF und EF. Mit dem Äquivalenzfaktor EF wird der Wert EEU in der Kostenfunktion gewichtet. Wenn die Kostenfunktion für alle Werte PSF des Testdatensatzes berechnet wurde, kann das Minimum der Kostenfunktion bestimmt werden. Der dem Minimum entsprechende PSF wird extrahiert und die Leistung entsprechend dem Faktor PSF aufgeteilt.
  • In der 3 ist dargestellt, wie die Werte OEFD und OEFC ermittelt werden können. Hierbei ist der Wert OEFD als Ableitung der funktionalen Abhängigkeit zwischen den Werten FEU und EEU definiert, wenn der Wert EEU negativ ist; und OEFC ist definiert als Ableitung der Abhängigkeit zwischen FEU und EEU, wenn EEU positiv ist. Die Werte OEFD und OEFC sind abhängig von dem benutzten Hybridfahrzeug und in geringem Maße von den Fahrtbedingungen. Diese Werte OEFD und OEFC können off-line bestimmt werden. Dazu werden die Werte EEU und FEU für bestimmte konstante Werte von PSF ermittelt. Die resultierenden Energieverbrauchspaare werden als FEU in Abhängigkeit von EEU gezeichnet, wie in der 3 dargestellt. Sowohl für positive EEU als auch negative EEU werden die Werte jeweils durch eine Gerade angenähert. Dazu kann ein an sich bekanntes Fitting-Verfahren verwendet werden. Die Steigung der beiden Geraden liefert die Werte für OEFC und OEFD. Für verschiedene Fahrprofile sind diese Größen leicht unterschiedlich. Deshalb können Durchschnittswerte verwendet werden, die aus einem Satz von Referenzfahrprofilen berechnet werden, wobei die Referenzfahrprofile gesetzlich vorgeschriebenen Fahrzyklen und einige Profile mit Höhenvariationen umfasst.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsaufteilfaktors PSF zwischen der von einem Brennstoffwandler (2) und einem Elektromotor (4) erzeugten Leistung eines Hybrid-Fahrzeugs mit den folgenden Verfahrensschritten: a) Bestimmen eines adaptiven Äquivalenzfaktors EF zur Gewichtung eines vom Leistungsaufteilfaktor PSF abhängigen Elektroenergieverbrauchswert EEU in einer Kostenfunktion CF; b) Bestimmen des Minimums einer Kostenfunktion CF = FEU + EF × EEUwobei FEU der vom Leistungsaufteilfaktor PSF abhängige Brennstoffenergieverbrauchswert ist; c) Extraktion des Leistungsaufteilfaktors PSF für den das Minimum der Kostenfunktion CF erzielt wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Brennstoffenergieverbrauchswert FEU und ein Elektroenergieverbrauchswert EEU für mehrere PSF-Werte ermittelt wird und die Kostenfunktion für die PSF-Werte berechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die PSF-Werte 0 und 1, sowie der der effektivsten Betriebsweise des Brennstoffwandlers entsprechende PSF-Wert verwendet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Geschwindigkeit und Beschleunigung des Hybrid-Fahrzeugs gemessen werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an den Rädern (7) benötigte Drehmoment und/oder die erwartete Geschwindigkeit bestimmt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Äquivalenzfaktor EF aus einem Wahrscheinlichkeitsfaktor PF bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wahrscheinlichkeitsfaktor PF in Abhängigkeit von einem Äquivalenzfaktor OEFC für das Laden eines Energiespeichers und/oder einem Äquivalenzfaktor OEFD für das Entladen des Energiespeichers und/oder einem Erwartungswert EH für den Verbrauch mechanischer Energie und/oder dem Verhältnis EMR zwischen an den Rädern (7), Raupen od. dgl. gewonnener elektrischer Energie und an den Rädern (7), Raupen od. dgl. verbrauchter mechanischer Energie bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis EMR aus der Fahrtroute und Informationen über die Verkehrsituation geschätzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Äquivalenzfaktoren OEFC, OEFD für das Laden und Entladen des Energiespeichers in Abhängigkeit der Wechselbeziehung zwischen Brennstoffenergieverbrauchswert FEU und Elektroenergieverbrauchswerts EEU geschätzt werden.
  10. Antriebsstrang (1) eines Hybridfahrzeugs mit einem Brennstoffwandler (2), einem Elektromotor (4), der an ein Energiespeichersystem (5) angeschlossen ist und einer Leistungsaufteilvorrichtung (6) mit Mitteln zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Hybridfahrzeug mit einem Antriebsstrang (1) nach Anspruch 10.
  12. Hybridfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridfahrzeug ein Telematiksystem aufweist.
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