DE112010002441T5 - Method and apparatus for controlling an electric motor in a hybrid vehicle - Google Patents

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    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine mit der elektrischen Maschine verbundene Batterie aufweist. Die Vorrichtung umfasst: eine Horizonteinrichtung, die ausgebildet ist: zum Bestimmen eines Horizonts mit Hilfe von Positionsdaten und Kartendaten eines Fahrstreckenplans, der aus Streckensegmenten mit Gradienten- und Längenmerkmalen für jedes Segment besteht, und zum Erzeugen eines Horizontsignals (H) auf der Basis hiervon; eine Steuermoduseinrichtung, die ausgebildet ist: zum Vergleichen des Gradienten jedes Segments innerhalb des Horizonts mit Grenzwerten für den Gradienten und zum Zuordnen jedes Segments einer Straßenkategorie nach Maßgabe der Ergebnisse der Vergleiche; zum Bezeichnen in einer Folge derjenigen Kategorien, die innerhalb des Horizonts aufeinander folgen, und Einordnen von Segmenten, die sich innerhalb der Folge befinden, in einen Steuermodus nach Maßgabe der Folge der Kategorien, welcher Steuermodus angibt, wie die elektrische Maschine zu steuern ist, und zum Erzeugen eines Steuermodussignals (β) auf der Basis hiervon; eine Ladeeinrichtung, die zum Bestimmen des Ladezustandes der Batterie (SOC) und zum Erzeugen eines Ladezustandssignals (S) auf der Basis hiervon ausgebildet ist; eine Drehmomenteinrichtung, die zum Bestimmen eines vom Fahrer gewünschten Drehmoments und zur Erzeugung eines Drehmomentsignals (M) auf der Basis hiervon ausgebildet ist, und einen Regler, der zum Berechnen eines Steuersignals (Y) für die elektrische Maschine auf der Basis des Steuermodussignals (β), des Ladezustandssignals (S) und des Drehmomentsignals (M) für das Segment, in dem sich das Fahrzeug zu der Zeit gerade befindet, ausgebildet ist, wobei die elektrische Maschine entsprechend dem Steuersignal gesteuert wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug.The invention relates to a device for controlling an electrical machine in a hybrid vehicle, which has an internal combustion engine and a battery connected to the electrical machine. The device comprises: a horizon device which is designed: for determining a horizon with the aid of position data and map data of a route plan, which consists of route segments with gradient and length features for each segment, and for generating a horizon signal (H) on the basis thereof; a control mode device configured to: compare the gradient of each segment within the horizon with limit values for the gradient and assign each segment to a road category in accordance with the results of the comparisons; for designating in a sequence of those categories which follow one another within the horizon and placing segments which are within the sequence into a control mode in accordance with the sequence of the categories, which control mode indicates how the electrical machine is to be controlled, and for generating a control mode signal (β) based thereon; a charger configured to determine the state of charge of the battery (SOC) and to generate a state of charge signal (S) based thereon; a torque device which is designed to determine a torque desired by the driver and to generate a torque signal (M) on the basis thereof, and a controller which is used to calculate a control signal (Y) for the electrical machine based on the control mode signal (β) , the state of charge signal (S) and the torque signal (M) for the segment in which the vehicle is currently located is formed, the electrical machine being controlled in accordance with the control signal. The invention also relates to a method for controlling an electrical machine in a hybrid vehicle.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug gemäß den Einleitungen der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a method and apparatus for controlling an electric machine in a hybrid vehicle according to the preambles of the independent claims.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine der größten Herausforderungen für die Schwerfahrzeugindustrie ist es, den Kraftstoffverbrauch zu vermindern. Die Kraftstoffkosten betragen während der Lebensdauer eines Schwerlastwagens etwa 30%. Die durchschnittliche Fahrstrecke beläuft sich auf etwa 150000 km je Jahr und der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch beträgt etwa 32,5 l je 100 km. Eine geringe Verminderung des Kraftstoffverbrauchs führt daher zu einer starken Abnahme der Kraftstoffkosten. Ein guter Weg zur Einsparung von Kraftstoff ist die Rückgewinnung der Bremsenergie und die Verwendung dieser Energie für den Vortrieb, wenn dieser benötigt wird, anstatt die kinetische Energie durch die üblichen Bremsen nur in Wärme zu wandeln. Dies ist durch den Einsatz von Hybridfahrzeugen anstelle von bekannten Kraftfahrzeugen möglich.One of the biggest challenges for the heavy vehicle industry is to reduce fuel consumption. Fuel costs are about 30% during the lifetime of a heavy duty truck. The average driving distance is about 150000 km per year and the average fuel consumption is about 32.5 l per 100 km. A small reduction in fuel consumption therefore leads to a sharp decrease in fuel costs. A good way to save fuel is to recover the braking energy and use that energy to propel when needed rather than heat only the kinetic energy of the conventional brakes. This is possible through the use of hybrid vehicles instead of known motor vehicles.

Ein Hybridfahrzeug ist ein übliches Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Energiewandlern. Zum Beispiel kann ein Verbrennungsmotor durch eine elektrische Maschine unterstützt werden. Denn die elektrische Maschine kann sowohl als Motor als auch als Generator verwendet werden, was es dem Fahrzeug ermöglicht, die elektrische Maschine als eine Vorrichtung zur Verminderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Einsatz der Maschine als einen Generator zu verwenden, in welchem Fall die kinetische Energie zum Induzieren eines Stroms eingesetzt wird, der dann zum Laden einer Batterie dient, was es ermöglicht, dass diese Energie eingespart und später verwendet wird anstatt dass die kinetische Energie durch den Einsatz der üblichen Bremsanlage in Wärme gewandelt wird. In Fahrsituationen, die einen hohen Kraftstoffverbrauch bedingen, kann der Kraftstoffverbrauch durch Einsatz des elektrischen Motors zur Unterstützung des Verbrennungsmotors stark reduziert werden. Solche Situationen liegen typischerweise während der Beschleunigung und an Steigungen vor.A hybrid vehicle is a conventional motor vehicle with at least two energy converters. For example, an internal combustion engine may be assisted by an electric machine. Because the electric machine can be used both as a motor and as a generator, which allows the vehicle to use the electric machine as a device for reducing the speed of the vehicle by using the machine as a generator, in which case the kinetic energy for Inducing a current is used, which then serves to charge a battery, which allows this energy saved and used later instead of that the kinetic energy is converted by the use of the usual brake system into heat. In driving situations that require high fuel consumption, fuel consumption can be greatly reduced by using the electric motor to assist the internal combustion engine. Such situations are typically during acceleration and uphill gradients.

Es gibt verschiedene Arten von elektrischen Hybridantrieben, zum Beispiel serielle Hybridantriebe, parallele Hybridantriebe und Kombinationen hiervon, die als leistungsverzweigende Hybridantriebe bekannt sind. In einem seriellen Hybridantrieb, wie er in 1 dargestellt ist, treibt ein Verbrennungsmotor einen elektrischen Generator an, anstelle die Antriebsräder des Fahrzeugs unmittelbar anzutreiben. Der Generator lädt nicht nur die Batterie sondern liefert Energie für einen elektrischen Motor, der das Fahrzeug antreibt. Wenn viel Energie benötig wird, holt sich die Maschine sowohl aus der Batterie als auch vom Generator die notwendige Energie. Bei parallelen Hybridantrieben sind der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine, die sowohl als Generator als auch als Motor dient, mechanisch über Antriebswellen miteinander verbunden. Ein Beispiel eines parallelen Hybridantriebs ist in 2 dargestellt. Die Verbindung kann zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine angeordnet sein, was es ermöglicht, das Fahrzeug nicht ausschließlich elektrisch anzutreiben. Da der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine mit genau der gleichen Drehzahl drehen, wenn die Verbindung hergestellt ist, unterstützen sie einander und laufen parallel.There are various types of hybrid electric drives, for example hybrid serial drives, hybrid parallel drives, and combinations thereof known as hybrid power splitters. In a serial hybrid drive, as in 1 is shown, an internal combustion engine drives an electric generator, instead of driving the drive wheels of the vehicle directly. The generator not only charges the battery but provides power to an electric motor that drives the vehicle. If a lot of energy is needed, the machine gets the necessary energy both from the battery and from the generator. In parallel hybrid drives of the internal combustion engine and the electric machine, which serves both as a generator and as a motor, mechanically connected by drive shafts. An example of a parallel hybrid drive is in 2 shown. The connection can be arranged between the internal combustion engine and the electric machine, which makes it possible not to drive the vehicle exclusively electrically. Since the combustion engine and the electric machine rotate at exactly the same speed when the connection is made, they support each other and run in parallel.

In der Patentschrift EP 1 256 476 ist eine Strategie zur Versorgung eines elektrischen Fahrzeugs mit Energie nach Maßgabe eines Navigationssystems beschrieben. Der Ladezustand der Batterie (SOC) wird auf solche Weise gesteuert, dass er niemals zu niedrig ist, um zukünftige Leistungsanforderungen zu erfüllen, und niemals zu hoch ist, um zukünftige rückgewonnene Bremsenergie aufzunehmen. Wenn das Navigationssystem in dem Fahrzeug zum Beispiel anzeigt, dass vor ihm eine bergige Strecke liegt, kann ein Steuersystem in dem Fahrzeug Abwandlungen für die Strategie eingeben, um kommende Leistungserfordernisse auf Grund von Gradienten (Steigungen, Gefälle) zu meistern.In the patent EP 1 256 476 is a strategy for supplying an electric vehicle with energy in accordance with a navigation system described. The state of charge of the battery (SOC) is controlled in such a way that it is never too low to meet future power requirements, and never too high to accommodate future recovered braking energy. For example, if the navigation system in the vehicle indicates that there is a mountainous route ahead of it, a control system in the vehicle may enter modifications to the strategy to cope with upcoming power requirements due to gradients (gradients, gradients).

In der Patentschrift EP 0 829 389 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Energiezufuhr eines Fahrzeugs beschrieben. Der Ladezustand der Batterie des Fahrzeugs wird mit Hinblick auf einen gewünschten Ladezustand gesteuert, um die Lade- und Entladeleistung der Batterie zu verbessern und Sicherheit für eine ausreichende Verfügbarkeit von für den Antrieb des Fahrzeugs erforderlicher Energie zu gewährleisten.In the patent EP 0 829 389 For example, an apparatus and method for controlling the power supply of a vehicle are described. The state of charge of the battery of the vehicle is controlled with respect to a desired state of charge in order to improve the charge and discharge performance of the battery and to ensure safety for a sufficient availability of required for the drive of the vehicle energy.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Weg zur Verminderung des Energieverbrauchs eines elektrischen Hybridfahrzeugs, insbesondere durch Verwendung von Informationen über die Art der vor ihm liegenden Straße bzw. Strecke, vorzuschlagen.The object of the present invention is to propose an improved way of reducing the power consumption of a hybrid electric vehicle, in particular by using information about the type of road ahead.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Das zuvor erläuterte Ziel ist gemäß einem Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug erreicht, das einen Verbrennungsmotor und eine mit der elektrischen Maschine verbundene Batterie aufweist. Die Vorrichtung umfasst:

  • – eine Horizonteinrichtung, die zum Bestimmen eines Horizonts mit Hilfe von Positionsdaten und Kartendaten eines Fahrstreckenplans, der aus Streckensegmenten mit Gradienten- und Längenmerkmalen für jedes Segment besteht, und zum Erzeugen eines Horizontsignals (H) auf der Basis hiervon ausgebildet ist;
  • – eine Steuermoduseinrichtung, die ausgebildet ist: zum Vergleichen des Gradienten jedes Segments (Streckenabschnitts) innerhalb des Horizonts mit Grenzwerten für den Gradienten und zum Zuordnen jedes Segments einer Straßenkategorie nach Maßgabe der Ergebnisse der Vergleiche; zum Bezeichnen in einer Folge derjenigen Kategorien, die innerhalb des Horizonts aufeinander folgen, und Einordnen von Segmenten, die sich innerhalb der Folge befinden, in einen Steuermodus nach Maßgabe der Folge von Kategorien, welcher Steuermodus angibt, wie die elektrische Maschine zu steuern ist, und zum Erzeugen eines Steuermodussignals (β) auf der Basis hiervon,
  • – eine Ladeeinrichtung, die zum Bestimmen des Ladezustandes der Batterie (SOC) und zum Erzeugen eines Ladezustandssignals (S) auf der Basis hiervon ausgebildet ist,
  • – eine Drehmomenteinrichtung, die zum Bestimmen eines vom Fahrer gewünschten Drehmoments und zur Erzeugung eines Drehmomentsignals (M) auf der Basis hiervon ausgebildet ist, und
  • – einen Regler, der zum Berechnen eines Steuersignals (Y) für die elektrische Maschine auf der Basis des Steuermodussignals (β), des Ladezustandssignals (S) und des Drehmomentsignals (M) für das Segment, in dem sich das Fahrzeug zu der Zeit gerade befindet, ausgebildet ist, wobei die elektrische Maschine entsprechend dem Steuersignal gesteuert wird.
The above-explained object, according to one aspect of the invention, is achieved by an apparatus for controlling an electric machine in a hybrid vehicle having an internal combustion engine and a battery connected to the electric machine. The device comprises:
  • A horizon means adapted to determine a horizon by means of position data and map data of a route map consisting of route segments having gradient and length features for each segment, and to generate a horizon signal (H) based thereon;
  • A control mode device configured to: compare the gradient of each segment (link) within the horizon with limit values for the gradient and associate each segment of a street category with the results of the comparisons; for designating in a sequence of those categories which follow each other within the horizon, and placing segments which are within the sequence into a control mode according to the sequence of categories, which control mode indicates how the electrical machine is to be controlled, and for generating a control mode signal (β) on the basis thereof,
  • A charging device, which is designed to determine the state of charge of the battery (SOC) and to generate a state of charge signal (S) on the basis thereof,
  • A torque device configured to determine a torque desired by the driver and to generate a torque signal (M) based thereon, and
  • A controller for calculating a control signal (Y) for the electric machine on the basis of the control mode signal (β), the state of charge signal (S) and the torque signal (M) for the segment in which the vehicle is currently located is formed, wherein the electric machine is controlled in accordance with the control signal.

Gemäß einem anderen Aspekt wird das Ziel der Erfindung mit einem Verfahren zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine mit der elektrischen Maschine verbundene Batterie umfasst, gelöst. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • A) Bestimmen eines Horizonts mithilfe von Positionsdaten und Kartendaten eines Fahrstreckenplans, der aus Streckensegmenten mit Gradienten- und Längenmerkmalen für jedes Segment besteht;
  • B) Vergleichen des Gradienten von jedem Segment innerhalb des Horizonts mit Grenzwerten für den Gradienten und Zuordnen jedes Segments einer Straßenkategorie nach Maßgabe der Ergebnisse der Vergleiche;
  • C) Bezeichnen in einer Folge derjenigen Straßenkategorien, die bis zum Horizont einander folgen, und Einordnen von Segmenten, die sich innerhalb der Folge befinden, in einen Steuermodus entsprechend der Folge von Kategorien, wobei der Steuermodus angibt, wie die elektrische Maschine zu steuern ist;
  • D) Bestimmen des Ladezustands der Batterie (SOC);
  • E) Bestimmen des vom Fahrer gewünschten Drehmoments (M), und
  • F) Berechnen eines Steuersignals für die elektrische Maschine auf der Basis des Steuermodus (Y), in welchen das Segment, in dem sich das Fahrzeug zu der Zeit gerade befindet, eingeordnet ist, des Ladezustands der Batterie (SOC) und des vom Fahrer gewünschten Drehmoments (M), worauf die elektrische Maschine entsprechend dem Steuersignal (Y) gesteuert wird.
In another aspect, the object of the invention is achieved with a method of controlling an electric machine in a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a battery connected to the electric machine. The method comprises the following steps:
  • A) determining a horizon using position data and map data of a route plan consisting of route segments having gradient and length characteristics for each segment;
  • B) comparing the gradient of each segment within the horizon with limit values for the gradient and assigning each segment of a street category according to the results of the comparisons;
  • C) designating, in a sequence of those road categories that follow each other to the horizon, and ranking segments that are within the train into a control mode according to the sequence of categories, the control mode indicating how to control the electric machine;
  • D) determining the state of charge of the battery (SOC);
  • E) determining the torque desired by the driver (M), and
  • F) calculating a control signal for the electric machine on the basis of the control mode (Y), in which the segment in which the vehicle is currently located, the state of charge of the battery (SOC) and the torque desired by the driver (M), whereupon the electric machine is controlled according to the control signal (Y).

Informationen über die kommende Topographie kann dazu genutzt werden, eine Steuerstrategie für den Einsatz der Ladung, die auf einer langen Gefällestrecke gewonnen wird, ohne dass die Batterie überladen wird, zu entwickeln, und der Ladung, die den elektrischen Motor mit Energie zur Unterstützung des Verbrennungsmotors versorgen kann, ohne dass die Batterie dabei erschöpft wird. Wenn zum Beispiel einem steilen Anstieg eine Gefällestrecke folgte, ist es vorteilhaft, den Verbrennungsmotor an der Steigung mit dem Aufbringen eines großen Drehmoments innerhalb der Grenzen des Ladezustandes der Batterie zu unterstützen. Die Vorrichtung weiß, dass die Batterie auf einer Gefällestrecke wieder aufgeladen wird, da kinetische Energie dann rückgewonnen werden kann, und die Vorrichtung kann daher die in der Batterie zur Verfügung stehende Energie einsetzen, ebenfalls innerhalb der Grenzen des Ladezustand der Batterie. Wenn einer Steigung kein Gefälle folgte sondern zum Beispiel eine ebene Straße oder eine weniger steile Steigung ist es günstig, den Verbrennungsmotor mit einem kleineren Drehmoment zu unterstützen, da ungewiss ist, wie viel Energie später rückgewonnen und der Batterie zugeführt werden kann.Information about the upcoming topography can be used to develop a control strategy for the use of the charge gained on a long downgrade without overcharging the battery, and the charge that powers the electric motor to assist the internal combustion engine can supply, without the battery is exhausted. For example, when a steep climb followed a downgrade, it is advantageous to assist the engine on the slope with the application of high torque within the limits of the state of charge of the battery. The device knows that the battery is being recharged on a downgrade because kinetic energy can then be recovered, and therefore the device can use the energy available in the battery, also within the limits of the state of charge of the battery. If a slope did not follow a gradient but, for example, a flat road or a less steep slope, it is beneficial to support the engine with a smaller torque, as it is uncertain how much energy can be recovered later and the battery can be supplied.

Der Umstand, dass das Fahrzeug weiß, warm Energie zukünftig rückgewonnen werden kann, ermöglicht es zu berechnen, wie die Energie in der Batterie mit optimalem Wirkungsgrad genutzt werden kann, damit die Batterie einen Überschuss an Energie auf kommenden Gefällestrecken aufnehmen kann. Eine bekannte Strategie birgt das Risiko in sich, dass keine weitere Aufnahmekapazität in der Batterie zur Verfügung steht, wenn das Fahrzeug eine Gefällestrecke erreicht oder die Nutzung der in der Batterie vorhandenen Energie ist weniger effektiv, weil man bestrebt ist, in der Batterie Kapazität für zukünftige Energieüberschüsse in dem Antriebsstrang bereit zu stellen.The fact that the vehicle knows that warm energy can be recovered in the future makes it possible to calculate how the energy in the battery can be used with optimum efficiency, so that the battery can absorb an excess of energy on upcoming downgrades. A known strategy involves the risk that there will be no additional capacity in the battery when the vehicle reaches a downgrade or the use of energy in the battery is less effective because one endeavors to provide capacity in the battery for future power surges in the powertrain.

Der gesamte Kraftstoffverbrauch ist durch Einsatz der Erfindung im Vergleich zur Anwendung einer bekannten Strategie ebenfalls vermindert.The total fuel consumption is also reduced by use of the invention in comparison to the application of a known strategy.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und der ausführlichen Beschreibung erläutert.Preferred developments are explained in the subclaims and the detailed description.

Kurze Beschreibung der beigefügten ZeichnungenBrief description of the attached drawings

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings, in which:

1 den Antriebsstrang in einem seriellen Hybridantrieb darstellt; 1 represents the drive train in a serial hybrid drive;

2 den Antriebsstrang in einem parallelen Hybridfahrzeug darstellt; 2 represents the drive train in a parallel hybrid vehicle;

3 den bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Antriebsstrang zeigt; 3 shows the drive train used in the present invention;

4 ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; 4 shows a block diagram of the control device according to an embodiment of the invention;

5 die Klassifizierung von Streckensegmenten in verschiedene Aufeinanderfolgen entsprechend einer Ausführungsform darstellt; 5 represents the classification of link segments into different sequences according to one embodiment;

6 ein Beispiel zeigt, wie der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine bei unterschiedlichen Motordrehzahlen sein kann, und 6 an example shows how the efficiency of the electric machine can be at different engine speeds, and

7 ein Fließschaltbild für das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt. 7 a flow chart for the method according to an embodiment of the invention reproduces.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of preferred embodiments of the invention

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit einem parallelen Hybridantrieb beschrieben, kann aber auch in Verbindung mit anderen Arten von Hybridsystemen eingesetzt werden. Der Antriebsstrang in einem parallelen Hybridfahrzeug, wie er in 3 dargestellt ist, ist die Vorrichtung im Fahrzeug, die die Energie vom Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine auf die Fahrbahn über die Kupplung, das Getriebe, die Antriebswellen und die Räder überträgt. Der Verbrennungsmotor kann mit Dieselkraftstoff oder Benzin oder einem anderen geeigneten flüssigen Kraftstoff oder mit Gas betrieben werden. Die Kupplung umfasst eine Reihe von Reibscheiben, die den Verbrennungsmotor vom übrigen Antriebsstrang gemeinsam trennen können. Die Kupplung kann durch den Fahrer mit einem Pedal oder automatisch betätigt werden, in welchem Fall ein Steuersystem die Gangwechsel und Schaltvorgänge ausführt. Die zweite Antriebsquelle in einem parallelen Hybridfahrzeug ist eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine umfasst zwei Elemente, nämlich einen Rotor und einen Stator. Der Rotor ist das rotierende Element der elektrischen Maschine und hat eine Welle, die mit Permanentmagneten oder Wicklungen, die sich elektromagnetisch verhalten, wenn sie mit einer elektrischen Energiequelle verbunden werden, versehen ist. Im Letzteren Fall kann der Grad der Magnetisierung gesteuert werden. Der Stator ist ein äußerer Mantel, der die elektrische Maschine umgibt und hat innen liegende Wicklungen, an die elektrische Leitungen angeschlossen sind. Wenn die elektrische Maschine als Motor genutzt wird, induziert die über die Leitungen zugeführte Energie im Stator ein magnetisches Feld. Wenn die elektrische Maschine als Generator eingesetzt wird, induziert der Rotor in den Wicklungen des Stators einen Strom, der dann als elektrische Energie in der Batterie gespeichert wird. Die elektrische Maschine kann zum Beispiel ein 36 kW Permanentmagnet-Synchronmotor sein, der eine Dreiphasenmaschine ist, in der sich der Rotor synchron mit dem im Stator umlaufenden Magnetfeld dreht.The invention will be described below in connection with a parallel hybrid drive, but may also be used in conjunction with other types of hybrid systems. The powertrain in a parallel hybrid vehicle, as in 3 is shown, is the device in the vehicle, which transfers the energy from the engine and the electric machine to the road via the clutch, the transmission, the drive shafts and the wheels. The internal combustion engine may be powered by diesel fuel or gasoline or other suitable liquid fuel or by gas. The clutch includes a series of friction plates that can jointly disconnect the engine from the rest of the drive train. The clutch may be actuated by the driver with a pedal or automatically, in which case a control system will perform the gear shifts and shifts. The second drive source in a parallel hybrid vehicle is an electric machine. The electric machine comprises two elements, namely a rotor and a stator. The rotor is the rotating element of the electric machine and has a shaft provided with permanent magnets or windings that behave electromagnetically when connected to an electric power source. In the latter case, the degree of magnetization can be controlled. The stator is an outer jacket surrounding the electrical machine and has internal windings to which electrical leads are connected. When the electric machine is used as a motor, the energy supplied via the lines induces a magnetic field in the stator. When the electric machine is used as a generator, the rotor induces a current in the windings of the stator, which is then stored as electrical energy in the battery. The electric machine may be, for example, a 36 kW permanent magnet synchronous motor, which is a three-phase machine in which the rotor rotates synchronously with the magnetic field circulating in the stator.

Ein nicht dargestellter Konverter bzw. Wandler ist mit der elektrischen Maschine zur Wandlung des Wechselstroms in Gleichstrom verbunden, wenn die Maschine als Generator eingesetzt wird und die Batterie auflädt. Er konvertiert den Gleichstrom in Wechselstrom, wenn die Batterie Energie an die elektrische Maschine abgibt, die dann als ein Motor eingesetzt wird. Um eine lange Betriebsdauer zu erzielen, erfordern die elektronischen Leistungsbauteile eine Kühlung, die beispielsweise eine Wasserkühlung sein kann. Daher muss ein externer Kühlkreislauf eingebaut werden. Die Batterie ist an die elektrische Maschine angeschlossen und umfasst eine Anzahl von Zellen, die in Serie miteinander geschaltet sind, um eine hohe Spannung bereitstellen zu können. Die in Serie miteinander verbundenen Zellen sind danach parallel verbunden, um die Kapazität des gesamten Batteriepacks zu erhöhen. Die Batterien können zum Beispiel NiMH-Batterien sein, in denen jede Zelle eine Nennspannung von 1,2 V hat. Ein anderes Beispiel sind Lithiumionen-Batterien (Li-Ionen-Batterien), die bessere W/kg und Wh/kg Werte haben, die sie kleiner und leichter als die entsprechenden NiMH Batterien machen.An unillustrated converter is connected to the electric machine for converting the alternating current into direct current when the machine is used as a generator and charges the battery. It converts the direct current into alternating current when the battery gives off energy to the electric machine, which is then used as a motor. In order to achieve a long service life, the electronic power components require cooling, which may be water cooling, for example. Therefore, an external cooling circuit must be installed. The battery is connected to the electric machine and includes a number of cells connected in series to provide a high voltage to be able to. The series-connected cells are then connected in parallel to increase the capacity of the entire battery pack. The batteries may be, for example, NiMH batteries in which each cell has a rated voltage of 1.2V. Another example is lithium-ion batteries (Li-ion batteries), which have better W / kg and Wh / kg values, making them smaller and lighter than the corresponding NiMH batteries.

Der Zweck des Getriebes und des Endgetriebes ist es, die Drehzahl des Antriebsstrangs an der Eingangswelle des Getriebes mit der Drehzahl an den Rädern in Einklang zu bringen. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes kann durch Gangwechsel verändert werden, während das dynamische Verhalten des Endgetriebes unverändert bleibt.The purpose of the transmission and the final transmission is to match the speed of the drivetrain on the input shaft of the transmission with the speed on the wheels. The gear ratio of the transmission can be changed by changing gears, while the dynamic behavior of the final gear remains unchanged.

4 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs umfasst einen Verbrennungsmotor und eine Batterie, die mit der elektrischen Maschine verbunden ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Horizonteinrichtung, die zur Bestimmung eines Horizonts mit Hilfe von Positionsdaten und Kartendaten eines Fahrstreckenplans, der aus Streckensegmenten mit Gradienten- und Längenmerkmalen für jedes Segment besteht, und zum Erzeugen eines Horizontalsignals H auf der Basis hiervon ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist daher mit einem Navigationssystem und Karteninformationen ausgerüstet und Positionsdaten von dem Navigationssystem und Topologiedaten von den Karteninformationen werden zur Ausbildung eines elektrischen Horizonts verwendet, der die Eigenschaften des Streckenplans wiedergibt. Der elektrische Horizont ist daher die computerisierte Version davon, wie der Fahrstreckenplan aussieht. Gemäß einer Ausführungsform ist die Horizonteinrichtung zur Bestimmung von Positionsdaten mithilfe des GPS (Global Positioning System) ausgebildet. In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist das GPS zur Bestimmung von Positionsdaten für das Fahrzeug ausgebildet. Es versteht sich aber, dass andere Arten von globalen oder regionalen Navigationssystemen denkbar sind, die das Fahrzeug mit Positionsdaten versorgen, zum Beispiel Systeme, die einen Radioempfänger zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs einsetzen. Das Fahrzeug kann auch Sensoren zum Scannen der Umgebung einsetzen und dadurch seine Position bestimmen. 4 shows a block diagram of an apparatus for controlling an electric machine in a hybrid vehicle according to an embodiment of the invention. The powertrain of the hybrid vehicle includes an internal combustion engine and a battery connected to the electric machine as shown in FIG 3 is shown. The apparatus according to the invention comprises a horizon means adapted to determine a horizon by means of position data and map data of a route map consisting of route segments having gradient and length features for each segment and to generate a horizontal signal H on the basis thereof. The vehicle is therefore equipped with a navigation system and map information, and position data from the navigation system and topology data from the map information are used to form an electric horizon representing the characteristics of the route map. The electrical horizon is therefore the computerized version of what the route plan looks like. According to one embodiment, the horizonteinrichtung for determining position data using the GPS (Global Positioning System) is formed. In the description of the present invention, the GPS is configured to determine position data for the vehicle. It is understood, however, that other types of global or regional navigation systems are contemplated that provide position information to the vehicle, for example, systems employing a radio receiver to determine the position of the vehicle. The vehicle can also use sensors to scan the environment and thereby determine its position.

Der Fahrstreckenplan ist nachfolgend in Form einer einzigen Route für das Fahrzeug beispielhaft angegeben. Es versteht sich jedoch, dass Informationen über verschiedene denkbare Streckenpläne ebenfalls über Karten und GPS oder ein anderes Positionierungs- bzw. Navigationssystem eingegeben werden können.The route plan is exemplified below in the form of a single route for the vehicle. However, it is understood that information about various conceivable route plans can also be entered via maps and GPS or another positioning or navigation system.

Der Streckenplan oder wenn zwei oder mehrere mögliche Alternativen vorhanden sind, die Streckenpläne werden Bit für Bit über eine CAN-Bus (Controller Area Network) an die Horizonteinrichtung übertragen, in der die Bits zur Erzeugung eines internen Horizonts zusammengesetzt werden. Wenn zwei oder mehrere alternative Streckenpläne vorhanden sind, kann für diese eine entsprechende Anzahl interner Horizonte erzeugt werden. Der Horizont wird anschließend kontinuierlich durch neue Bits vom GPS und dem Kartendatensystem ergänzt, um eine gewünschte Länge des Horizonts beizubehalten. Der Horizont wird somit kontinuierlich aktualisiert, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet.The route plan, or if there are two or more possible alternatives, the route maps are transmitted bit by bit to the horizon device via a Controller Area Network (CAN) bus, where the bits are combined to create an internal horizon. If there are two or more alternative route plans, a corresponding number of internal horizons can be created for them. The horizon is then continuously supplemented with new bits from the GPS and the map data system to maintain a desired length of the horizon. The horizon is thus continuously updated when the vehicle is in motion.

Der interne Horizont wird anschließend als ein Signal H an eine Steuermoduseinrichtung gesendet, die zum Vergleichen des Gradienten jedes Segments innerhalb des Horizonts mit Grenzwerten für den Gradienten und zum Zuordnen jedes Segments einer Straßenkategorie nach Maßgabe der Ergebnisse der Vergleiche ausgebildet ist. Alternativ sind die Vergleiche und die Klassifizierung bereits innerhalb der Horizonteinrichtung vorgenommen worden. Die nachfolgende Tab. 1 zeigt, wie verschiedene Grenzwerte für den Gradienten für die Zuordnung von Segmenten zu unterschiedlichen Straßenkategorien verwendet werden. Art des Straßensegments Grenzwerte Straßenkategorie steiler Anstieg ≥ 3% 2 mäßiger Anstieg > 0% < 3% 1 ebene Straße ≈ 0 0 mäßiges Gefälle > –3% < 0% –1 starkes Gefälle ≤ –3% –2 Tabelle 1 The internal horizon is then sent as a signal H to a control mode device configured to compare the gradient of each segment within the horizon with limit values for the gradient and associate each segment of a street category with the results of the comparisons. Alternatively, the comparisons and classification have already been made within the horizon facility. Table 1 below shows how different limit values for the gradient are used for the assignment of segments to different road categories. Type of road segment limits road category steep rise ≥ 3% 2 moderate increase > 0% <3% 1 flat street ≈ 0 0 moderate gradient > -3% <0% -1 strong gradient ≤ -3% -2 Table 1

Wenn der Gradient eines Segments zum Beispiel 3% oder mehr beträgt, wird dieses Segment somit der Straßenkategorie 2 zugeordnet. Die Grenzwerte in der Tabelle stellen lediglich Beispiele dar. Es sind auch andere Werte möglich. Es können auch noch mehr Arten von Straßensegmenten vorgesehen sein, was zu einer größeren Anzahl von Straßenkategorien führt. For example, if the gradient of a segment is 3% or more, this segment is assigned to the road category 2. The limits in the table are only examples. Other values are possible. There may also be more types of road segments, resulting in a greater number of road categories.

In der Vorrichtung verwendete Signale werden bevorzugt über den CAN-Bus im Fahrzeug gesendet. Der CAN-Bus (Controller Area Network) ist ein serielles Bussystem, das speziell für den Einsatz in Fahrzeugen entwickelt wurde. Der CAN-Datenbus macht den digitalen Datenaustausch zwischen Sensoren, Steuerkomponenten, Stellgliedern, Steuereinrichtungen usw. möglich und liefert die Sicherheit, dass zwei oder mehr Steuereinrichtungen Zugang zu den Signalen von einem bestimmten Sensor haben, um sie für mit ihnen verbundene Steuerkomponenten zu verwenden.Signals used in the device are preferably transmitted via the CAN bus in the vehicle. The CAN (Controller Area Network) bus is a serial bus system that has been specially developed for use in vehicles. The CAN data bus enables digital data exchange between sensors, control components, actuators, controllers, etc., and provides assurance that two or more controllers have access to the signals from a particular sensor for use with associated control components.

Bevor sie verschiedenen Straßenkategorien zugeordnet werden, können benachbarte Segmente, die sich hinsichtlich des Gradienten nicht stark voneinander unterscheiden, zusammengezogen werden, um längere Segmente mit einem durchschnittlichen bzw. mittleren Gradienten zu bilden. Sehr kurze Segmente können ebenfalls einem benachbarten Segment hinzugeschlagen werden, mit der daraus folgenden Anpassung deren Gradienten. Dies ermöglicht es, den Horizont zu normalisieren und die Gefahr, dass die Vorrichtung ins Schwingen gerät, zu vermindern. Die Länge jedes Segments ist daher dynamisch und hängt von den Straßeninformationen ab.Prior to being assigned to different road categories, adjacent segments that are not significantly different in gradient may be contracted together to form longer segments with an average gradient. Very short segments can also be added to an adjacent segment, with the consequent adaptation of their gradients. This makes it possible to normalize the horizon and to reduce the risk of the device vibrating. The length of each segment is therefore dynamic and depends on the road information.

Der Zuordnung von Segmenten innerhalb des Horizonts zu Kategorien folgt das Bezeichnen bzw. Identifizieren der Kategorien, die innerhalb des Horizonts aufeinander folgen, als eine Folge. Die nachfolgende Tab. 2 zeigt, wie eine Aufeinanderfolge von Segmenten n und n + 1 innerhalb des Horizonts dazu führt, dass die Segmente n und n + 1 in einen bestimmten Steuermodus nach Maßgabe der Folge von Straßenkategorien eingeordnet werden. Der Steuermodus gibt an, wie die elektrische Maschine zu steuern ist, mit der darauf folgenden Erzeugung eines Steuermodussignals β auf der Basis hiervon. Segment n Segment n + 1 Steuermodus –2 –1 1 –1 –2 2 –1 1 3 1 –1 4 1 2 5 2 1 6 Tabelle 2 The assignment of segments within the horizon to categories is followed by identifying or identifying the categories that follow one another within the horizon as a sequence. Table 2 below shows how a succession of segments n and n + 1 within the horizon results in segments n and n + 1 being classified into a particular control mode according to the sequence of road categories. The control mode indicates how to control the electric machine with the consequent generation of a control mode signal β on the basis thereof. Segment n Segment n + 1 control mode -2 -1 1 -1 -2 2 -1 1 3 1 -1 4 1 2 5 2 1 6 Table 2

Im Beispiel der Tab. 1 sind fünf verschiedene Straßenkategorien angegeben. Es gibt folglich für eine Aufeinanderfolge von zwei Segmenten theoretisch 25 unterschiedliche Folgen von Kategorien und 25 denkbare Steuermodi. Tatsächlich sind verschiedene dieser Steuermodi nicht möglich, zum Beispiel, weil eine Straße nicht vom Gradienten –5% in einen von +6% ohne einen sanften Übergang wechseln wird. Es können daher keine Übergänge von der Kategorie –2 zur Kategorie +2 auftreten. Die Anzahl der Übergänge und Steuermodi ist deshalb auf die in Tab. 2 angegebenen beschränkt.In the example of Tab. 1 five different road categories are indicated. Thus, for a sequence of two segments, there are theoretically 25 different sequences of categories and 25 possible control modes. In fact, several of these control modes are not possible, for example because a road will not change from the -5% gradient to a + 6% without a smooth transition. Therefore, there can be no transitions from category -2 to category +2. The number of transitions and control modes is therefore limited to those indicated in Tab.

Die Vorrichtung umfasst auch eine in 4 dargestellte Ladeeinrichtung, die zum Bestimmen des Ladezustands der Batterie (SOC) und zum Erzeugen eines SOC-Signals auf der Basis hiervon ausgebildet ist. Der Ladezustand SOC ist das Verhältnis des aktuellen Ladepegels zur maximalen Ladungskapazität und errechnet sich nach folgender Formel SOC = SOCinit – 1 / Qmax∫i(t)dt (1) The device also includes an in 4 a charging device configured to determine the state of charge of the battery (SOC) and to generate an SOC signal based thereon. The state of charge SOC is the ratio of the current charge level to the maximum charge capacity and is calculated according to the following formula SOC = SOC init - 1 / Qmax∫i (t) dt (1)

Es bedeuten:

Qmax
die maximale Ladungskapazität der Batterie (Nennkapazität),
SOCinit
den anfänglichen Ladezustand und
i(t)
den aktuell durch die Batterie fließende Strom.
It means:
Qmax
the maximum charge capacity of the battery (nominal capacity),
SOC init
the initial state of charge and
i (t)
the current current flowing through the battery.

Die volle Kapazität der Batterie wird nie verwendet, da ein zu großer Wechsel der Energie in der Batterie schweren Schaden anrichten kann. Es gibt daher eine obere Grenze SOCo und eine untere Grenze SOCu für den Ladezustand. Der Bereich zwischen diesen beiden Grenzen ist als SOC-Fenster bekannt. The full capacity of the battery is never used, as too much a change of energy in the battery can cause serious damage. There is therefore an upper limit SOC o and a lower limit SOC u for the state of charge. The area between these two boundaries is known as the SOC window.

Der Ladezustand wird vorzugsweise skaliert, wenn er als Eingangssignal für einen Regler verwendet wird, um die Konfiguration aufgrund des Umstands, dass der Ladezustand immer innerhalb des Bereichs [0 1] liegt, einfacher zu gestalten. Das Skalieren wird unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung vorgenommen.The state of charge is preferably scaled when used as an input to a controller to make the configuration easier due to the fact that the state of charge is always within the range [0 1]. Scaling is done using the equation below.

Figure 00110001
Figure 00110001

Die Ladeeinrichtung ist vorzugsweise zum Messen der für die zuvor angegebene Berechnung erforderlichen Signale und zum Ausführen der Berechnungen zur Erzeugung eines SOC-Signals S ausgebildet.The charging device is preferably designed to measure the signals required for the aforementioned calculation and to carry out the calculations for generating an SOC signal S.

Die in der Batterie wechselnde Energie ist der gesamte Fluss durch die Batterie berechnet als: E = ∫∥ibat(t)ubat(t)|dt (3) worin ibat und ubat der Strom und die Spannung der Batterie sind.The energy changing in the battery is calculated as the total flow through the battery as: E = ∫∥i bat (t) u bat (t) | dt (3) where i bat and u bathe the current and the voltage of the battery are.

Die Steuervorrichtung umfasst auch eine in 4 dargestellte Drehmomenteinrichtung, die zum Bestimmen eines vom Fahrer gewünschten Drehmoments und zum Erzeugen eines Drehmomentsignals (M) auf der Basis hiervon ausgebildet ist. Das vom Fahrer gewünschte Drehmoment kann zum Beispiel durch Messen, wie weit der Fahrer das Fahr- bzw. Gaspedal niedergedrückt hat, bestimmt werden. Das Steuermodussignal β, das SOC-Signal S und das Drehmomentsignal M für das Segment, in dem sich das Fahrzeug aktuell gerade befindet, werden an einen Regler gesendet, der zum Berechnen eines Steuersignals Y für die elektrische Maschine auf der Grundlage dieser Signale an den Regler ausgebildet ist. Die elektrische Maschine wird danach entsprechend dem Steuersignal Y geregelt. Das Steuersignal kann eine Drehmomentkurve sein, der als Referenz in der elektrischen Maschine verwendet wird.The control device also includes an in 4 illustrated torque device configured to determine a driver desired torque and to generate a torque signal (M) based thereon. For example, the torque desired by the driver may be determined by measuring how far the driver has depressed the accelerator pedal. The control mode signal β, the SOC signal S and the torque signal M for the segment in which the vehicle is currently located are sent to a controller which is for calculating a control signal Y for the electric machine on the basis of these signals to the controller is trained. The electric machine is then controlled according to the control signal Y. The control signal may be a torque curve used as a reference in the electric machine.

Gemäß einer Ausführungsform ist es möglich, nicht nur Segmentgradienten sondern auch Geschwindigkeitsbegrenzungen, Kreuzungen (z. B. Ampeln) und verschiedene Arten von Verkehrssituationen (z. B. Autoschlangen) zu berücksichtigen. Diese können von der Steuervorrichtung zum Beispiel auf der Basis von Informationen aus den Kartendaten, aus der Bestimmung, wie das Fahrzeug angetrieben wird, usw. berücksichtigt werden, und können zur Zuordnung von Segmenten zu Straßenkategorien und Kontrollmodi und zur Berechnung eines Steuersignals Y der elektrischen Maschine verwendet werden, das alles dies berücksichtigt.According to one embodiment, it is possible to consider not only segment gradients but also speed limits, intersections (eg, traffic lights), and various types of traffic situations (eg, snakes). These may be taken into account by the control device based on, for example, information from the map data, determination of how the vehicle is driven, etc., and may be used to assign segments to road categories and control modes and to calculate a control signal Y of the electric machine All this takes into account.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung zur kontinuierlichen Berechnung neuer Steuermodi für Segmente in einander überlappenden Folgen ausgebildet. Diese Ausführungsform ist in 5 dargestellt, in der n, n + 1, n + 2 usw. verschiedene aufeinander folgende Segmente bedeuten und 001, 002, usw. verschiedene Folgen von einander überlappenden Folgen bezeichnen. Die erste Folge 001 umfasst somit Segmente n und n + 1, die zweite Folge 002 die Segmente n + 1 und n + 2, die dritte Folge 003 die Segmente n + 2 und n + 3, und so weiter. In diesem Beispiel hat eine Folge zwei aufeinander folgende Segmente. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Folge mehr als zwei aufeinander folgende Segmente. Weiter weg innerhalb des Horizonts liegende Straßengradienten können so bei der Bestimmung des Steuersignals für die elektrische Maschine berücksichtigt werden.According to one embodiment, the control device is designed to continuously calculate new control modes for segments in overlapping sequences. This embodiment is in 5 in which n, n + 1, n + 2, etc. denote different consecutive segments and 001, 002, etc. designate different sequences of overlapping sequences. The first sequence 001 thus comprises segments n and n + 1, the second sequence 002 comprises the segments n + 1 and n + 2, the third sequence 003 the segments n + 2 and n + 3, and so on. In this example, a sequence has two consecutive segments. In another embodiment, a sequence comprises more than two consecutive segments. Further away within the horizon road gradients can be considered in the determination of the control signal for the electric machine.

Der Regler ist vorzugsweise zur Berechnung eines Steuersignals Y ausgelegt, das die elektrische Maschine über die Distanz des aktuellen Routensegments steuert. In dem Beispiel der 5 wird ein Steuersignal Y1 auf der Basis der Folge 001 folglich für die Länge der Segmente n und n + 1 berechnet, aber da die Folge 002 die Folge 001 überlappt, wird im Segment n + 1 ein neues Steuersignal Y2 für die elektrische Maschine für die Länge der Segmente n + 1 und n + 2 berechnet, und so fort. Auf diese Weise wird ein neues Steuersignal für die elektrische Maschine für die Länge jedes Segments berechnet und kann die Energie der Batterie in einer Weise eingesetzt werden, die Kraftstoff einspart.The controller is preferably designed to calculate a control signal Y, which controls the electric machine over the distance of the current route segment. In the example of 5 Thus, a control signal Y1 based on the sequence 001 is thus calculated for the length of the segments n and n + 1, but since the sequence 002 overlaps the sequence 001, a new control signal Y2 for the electric machine for the length is generated in the segment n + 1 of segments n + 1 and n + 2, and so on. In this way, a new control signal for the electric machine is calculated for the length of each segment, and the energy of the battery can be used in a manner that conserves fuel.

In der elektrischen Maschine entstehen immer Wärmeverluste. Um einen Wirkungsgrad so hoch wie möglich zu erzielen, kann eine dreidimensionale Darstellung, die üblicherweise vom Hersteller der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, verwendet werden, um zu sehen, bei welchem Drehmomentniveau und einer gegebenen Motordrehzahl die elektrische Maschine ihren größten Wirkungsgrad hat. Ein Beispiel einer solchen dreidimensionalen graphischen Darstellung (Kennfeld) ergibt sich aus 6. Die Motordrehzahl kann durch die Regelstrategie nicht beeinflusst werden, weshalb die dreidimensionale graphische Darstellung zu Ermittlung verwendet wird, in welchem Drehmomentbereich das Ausgangssignal Y des Reglers liegen muss, um einen so hoch wie möglichen Wirkungsgrad zu erzielen. Gemäß einer Ausführungsform ist der Regler zur Berechnung eines Steuersignals Y für die elektrische Maschine ausgebildet, das vom Wirkungsgrad der Maschine bei verschiedenen Motordrehzahlen und/oder Leistungsvermögen der Batterie in verschiedenen Betriebssituationen abhängt. Die Darstellung des Wirkungsgrads wird für die Maschine in der Form einer Matrix angegeben und in der Form einer Bezugswerttabelle implementiert. Der Wirkungsgrad bzw. das Leistungsvermögen der Batterie hängt hauptsächlich von ihrer Temperatur und dem Ladezustand SOC und dem aus der Batterie gezogenen Strom ab.Heat losses always occur in the electrical machine. In order to achieve as high an efficiency as possible, a three-dimensional representation, which is usually provided by the manufacturer of the electric machine, can be used to see at what torque level and a given engine speed, the electric machine has its greatest efficiency. An example of such a three-dimensional graphical representation (map) results 6 , The engine speed can not be influenced by the control strategy, which is why the three-dimensional plot is used to determine in which torque range the output signal Y of the controller must be in order to achieve the highest possible efficiency. According to one embodiment, the controller is configured to calculate a control signal Y for the electric machine that depends on the efficiency of the engine at different engine speeds and / or capacities of the battery in different operating situations. The representation of the efficiency is given for the machine in the form of a matrix and implemented in the form of a reference value table. The efficiency of the battery depends mainly on its temperature and the state of charge SOC and the current drawn from the battery.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuermoduseinrichtung zum Bestimmen des Steuermodus ausgebildet, in welchen eine Folge nach den Regeln über das Wann und Wie des Einsatzes des elektrischen Motors einzuordnen ist. Die Regeln, die die Steuermodi (1), (2) und (3) in Tabelle 2 bestimmen, können z. B. zu einem Steuersignal Y führen, das die elektrische Maschine anweist, als Generator zu arbeiten und Energie für die Batterie wiederzugewinnen, da das Segment n eine Gefällstrecke ist und daher nach der Tabelle 1 in die Straßenkategorie –1 oder –2 fällt. Die Regel, die zum Steuermodus 4 nach Tabelle 2 führt, kann z. B. ein Steuersignal Y zur Folge haben, das die elektrische Maschine anweist, alle in der Batterie verfügbare Energie zu nutzen, da das Segment n ein Steigungsabschnitt mit dem Gradienten 1 und Segment n + 1 eine Gefällestrecke ist, auf der die elektrische Maschine als Generator zur Rückgewinnung von Energie für die Batterie eingesetzt werden kann. Die Regeln, die zum Steuermodus (5) und zum Steuermodus (6) führen, können z. B. in einem Steuersignal Y resultieren, das die elektrische Maschine anweist, nur einen kleinen Betrag der verfügbaren Energie in der Batterie zu nutzen, da dort eine weitere Steigungsstrecke innerhalb der Aufeinanderfolge nachfolgt.According to one embodiment, the control mode device is designed for determining the control mode, in which a sequence is to be classified according to the rules governing the when and how of the use of the electric motor. The rules that determine the control modes (1), (2) and (3) in Table 2, z. B. lead to a control signal Y, which instructs the electric machine to work as a generator and recover energy for the battery, since the segment n is a slope and therefore falls according to Table 1 in the street category -1 or -2. The rule that leads to the control mode 4 according to Table 2, z. B. result in a control signal Y, which instructs the electric machine to use all available energy in the battery, since the segment n is a slope section with the gradient 1 and segment n + 1 a slope distance on which the electric machine as a generator can be used to recover energy for the battery. The rules that lead to the control mode (5) and the control mode (6), z. B. result in a control signal Y, which instructs the electric machine to use only a small amount of available energy in the battery, since there follows a further slope distance within the sequence.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuermoduseinrichtung zum Berechnen von Grenzwerten für den Gradienten von Segmenten auf der Grundlage von einem oder mehreren fahrzeugspezifischen Werten ausgebildet, welche Grenzwerte als Grenzen für die Zuordnung der Segmente zu unterschiedlichen Straßenkategorie dienen. Die Grenzwerte in Tabelle 1 können daher variieren und durch die fahrzeugspezifischen Werte bestimmt sein, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durch das aktuelle Übersetzungsverhältnis, das aktuelle Fahrzeuggewicht, das Maximum der Drehmomentkurve des Motors, die mechanische Reibung und/oder den Fahrwiderstand des Fahrzeugs bei der gerade vorliegenden Geschwindigkeit bestimmt werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine und eine mit der elektrischen Maschine verbundene Batterie aufweist. Das Verfahren ist im Fließschaltbild der 7 dargestellt und umfasst die Schritte:

  • A) Bestimmen eines Horizonts mithilfe von Positionsdaten und Kartendaten eines Fahrstreckenplans, der aus Streckensegmenten mit Gradienten- und Längenmerkmalen für jedes Segment besteht;
  • B) Vergleichen des Gradienten für jedes Segment innerhalb des Horizonts mit Grenzwerten für den Gradienten und Zuordnen jedes Segments einer Straßenkategorie nach Maßgabe der Ergebnisse der Vergleiche;
  • C) Bezeichnen in einer Folge derjenigen Straßenkategorien, die bis zum Horizont aufeinander folgen, und Einordnen von Segmenten, die sich innerhalb der Folge befinden, in einen Steuermodus entsprechend der Folge von Kategorien, wobei der Steuermodus angibt, wie die elektrische Maschine zu steuern ist;
  • D) Bestimmen des Ladezustands der Batterie (SOC);
  • E) Bestimmen des vom Fahrer gewünschten Drehmoments (M), und
  • F) Berechnen eines Steuersignals für die elektrische Maschine auf der Basis des Steuermodus (Y), in welchen das Segment, in dem sich das Fahrzeug zu der Zeit gerade befindet, eingeordnet ist, des Ladezustands der Batterie (SOC) und des vom Fahrer gewünschten Drehmoments (M), worauf die elektrische Maschine entsprechend dem Steuersignal (Y) gesteuert wird.
According to one embodiment, the control mode device is configured to calculate thresholds for the gradient of segments based on one or more vehicle-specific values, which limit values serve as limits for the assignment of the segments to different road categories. The limits in Table 1 may therefore vary and be determined by the vehicle specific values determined by the current transmission ratio, the current vehicle weight, the maximum torque curve of the engine, the mechanical friction, and / or the running resistance of the vehicle according to an embodiment of the invention straight present speed are determined. The invention also relates to a method of controlling an electric machine in a hybrid vehicle having an internal combustion engine and a battery connected to the electric machine. The process is in the flow diagram of 7 and includes the steps:
  • A) determining a horizon using position data and map data of a route plan consisting of route segments having gradient and length characteristics for each segment;
  • B) comparing the gradient for each segment within the horizon with limit values for the gradient and assigning each segment of a street category according to the results of the comparisons;
  • C) designating, in a sequence of those road categories that follow each other to the horizon, and ranking segments that are within the train into a control mode according to the sequence of categories, the control mode indicating how to control the electric machine;
  • D) determining the state of charge of the battery (SOC);
  • E) determining the torque desired by the driver (M), and
  • F) calculating a control signal for the electric machine on the basis of the control mode (Y), in which the segment in which the vehicle is currently located, the state of charge of the battery (SOC) and the torque desired by the driver (M), whereupon the electric machine is controlled according to the control signal (Y).

Der Horizont kann zum Beispiel durch die Ermittlung von Positionsdaten mit Hilfe des GPS bestimmt werden. Andere Positionierungs- bzw. Navigationssysteme sind jedoch auch denkbar.The horizon can be determined, for example, by the determination of position data using the GPS. However, other positioning or navigation systems are also conceivable.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden neue Steuermodi kontinuierlich für Segmente in einander überlappenden Folgen berechnet. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine entsprechend dem Routensegment gesteuert werden, in dem sie sich aktuell befindet und wenn ein neues Segment beginnt, kann ein neuer Steuermodus, der auf das Steuersignal für die elektrische Maschine wirkt, bestimmt werden. Steuersignale für die elektrische Maschine werden daher vornehmlich für die Länge des aktuellen Segments berechnet, obwohl sie auch für die Länge einer ganzen Folge aus einer Anzahl von Segmenten berechnet werden kann. Aber wenn eine nachfolgende Folge ein oder mehrere Segmente überlappt, werden Steuersignale auf der Basis von Steuermodi berechnet, die für die neue Folge bestimmt sind, und diese Steuersignale werden als Steuersignale für die elektrische Maschine verwendet, wenn die Folgen einander überlappen.According to one embodiment of the invention, new control modes are continuously calculated for segments in overlapping sequences. In this way, the electric machine can be controlled according to the route segment in which it is currently located, and when a new segment starts, a new control mode acting on the control signal for the electric machine can be determined. Control signals for the electric machine are therefore calculated primarily for the length of the current segment, although it also calculates for the length of a whole sequence from a number of segments can be. But when a subsequent sequence overlaps one or more segments, control signals are calculated based on control modes determined for the new sequence, and these control signals are used as control signals for the electric machine when the sequences overlap.

Eine Folge kann mehrere Segmente umfassen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Folge zwei aufeinander folgende Segmente. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Folge mehr als zwei aufeinander folgende Segmente umfassen.A sequence may include multiple segments. According to one embodiment of the invention, a sequence comprises two consecutive segments. According to another embodiment, the sequence may comprise more than two consecutive segments.

Um einen höheren Wirkungsgrad der elektrischen Maschine zu erzielen, hängt das Steuersignal im Schritt F) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auch vom Wirkungsgrad der Maschine bei verschiedenen Motordrehzahlen und/oder dem Leistungsvermögen der Batterie in verschiedenen Betriebssituationen ab. Um den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine zu berücksichtigen, kann eine Referenztabelle ihres Wirkungsgrads bei verschiedenen Motordrehzahlen und Drehmomenten verwendet werden. Ein Beispiel einer solchen Tabelle ist durch die Wirkungsgraddarstellung in 6 gezeigt. Das Leistungsvermögen bzw. der Wirkungsgrad der Batterie hängt hauptsächlich von der Temperatur der Batterie und dem Ladezustand und von dem aus der Batterie gezogenen Strom ab.In order to achieve a higher efficiency of the electric machine, the control signal in step F) according to an embodiment of the invention also depends on the efficiency of the engine at different engine speeds and / or the capacity of the battery in different operating situations. To account for the efficiency of the electric machine, a reference table of its efficiency can be used at various engine speeds and torques. An example of such a table is by the efficiency representation in 6 shown. The performance of the battery depends mainly on the temperature of the battery and the state of charge and the current drawn from the battery.

Der Steuermodus gibt an, wie die elektrische Maschine einzusetzen ist und eine spezielle Strategie wird in Abhängigkeit von dem bestimmten Modus eingesetzt. Das Verfahren bestimmt vorzugsweise, welcher Steuermodus einer Folge nach Regeln über das Wann und Wie des Einsatzes des elektrischen Motors zuzuordnen ist. Wenn zum Beispiel eine moderate Steigungsstrecke (Straßenkategorie 1 in Tabelle 1) von einer Gefällestrecke (Straßenkategorie –1 in Tabelle 1) gefolgt wird, was nach der Tabelle 2 zu einem Steuermodus 4 führt, ist die Regel für den Steuermodus die, dass die elektrische Maschine Energie aus der Batterie entnehmen sollte unter der Annahme, dass die Energie zur Verfügung steht, weil die Maschine in der Lage ist, Energie auf der nachfolgenden Gefällestrecke wiederzugewinnen. Verschiedene denkbare Strategien sind anwendbar, je nach dem Gradienten der Straße und der Ladung der Batterie.The control mode indicates how to use the electric machine and a specific strategy is used depending on the particular mode. The method preferably determines which control mode of a sequence is to be associated with rules about when and how to use the electric motor. For example, if a moderate grade distance (street category 1 in Table 1) is followed by a grade slope (street category -1 in Table 1), resulting in a control mode 4 according to Table 2, the rule for the control mode is that the electric machine Energy should be taken from the battery assuming that the energy is available because the machine is able to recover energy on the subsequent downgrade. Various conceivable strategies are applicable, depending on the gradient of the road and the charge of the battery.

Wenn eine Folge ein oder zwei Segmente aufweist, können die Gradienten der weiter voraus liegenden Segmente den Steuermodus für die gesamte Folge beeinflussen. Wenn z. B. eine steile Anstiegsstrecke am Ende der Folge vorliegt, kann zum Beispiel die Regel bestehen, dass die elektrische Maschine keinerlei Energie aus der Batterie entnehmen soll. Der Gedanke ist dann der, dass die Energie für die steile Anstiegsstrecke zurückgehalten wird.If a sequence has one or two segments, the gradients of the further ahead segments may affect the control mode for the entire sequence. If z. B. is a steep rise distance at the end of the episode, for example, there may be the rule that the electric machine should remove any energy from the battery. The idea then is that the energy for the steep climb is held back.

Die Grenzwerte in Tabelle 1 sind nur Beispiele und die Grenzwerte für den Gradienten der Segmente können, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, auf der Basis von einem oder mehreren fahrzeugspezifischen Werten berechnet werden, welche Grenzwerte als Grenzen für die Zuordnung der Segmente zu verschiedenen Straßenkategorien dienen. Die fahrzeugspezifischen Werte können sich aus dem aktuellen Übersetzungsverhältnis, dem aktuellen Fahrzeuggewicht, dem Maximum der Drehmomentkurve des Motors, der mechanischen Reibung oder dem Fahrwiderstand des Fahrzeugs bei der gerade vorliegenden Geschwindigkeit ergeben. Das jeweilige Fahrzeug und die Art, wie auf dieses während der Fahrt eingewirkt wird, kann somit für die Gewinnung der Grenzwerte für den Gradienten Berücksichtigung finden.The limits in Table 1 are only examples, and the gradient limits of the segments may, according to one embodiment of the invention, be calculated based on one or more vehicle-specific values, which limits serve as limits for the assignment of the segments to different road categories. The vehicle-specific values may result from the current transmission ratio, the current vehicle weight, the maximum of the torque curve of the engine, the mechanical friction or the running resistance of the vehicle at the current speed. The particular vehicle and the way in which it is acted upon while driving can thus be taken into account for obtaining the limit values for the gradient.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Computerprogrammprodukt, umfassend Computerprogrammbefehle, die ein Computersystem in einem Fahrzeug in die Lage versetzten, die Schritte gemäß dem oben beschriebenen Verfahren auszuführen, wenn die Computerprogrammbefehle auf der Computervorrichtung ausgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform werden die Befehle des Computerprogramms auf einem von der Computervorrichtung lesbaren Medium gespeichert.The present invention also includes a computer program product comprising computer program instructions that enable a computer system in a vehicle to perform the steps according to the method described above when the computer program instructions are executed on the computing device. In one embodiment, the instructions of the computer program are stored on a medium readable by the computing device.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente können eingesetzt werden. Die erwähnten Ausführungsformen sollen daher den Bereich der Erfindung, der durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert ist, nicht einschränken.The present invention is not limited to the embodiments described herein. Various alternatives, modifications, and equivalents may be employed. The mentioned embodiments are therefore not intended to limit the scope of the invention, which is defined by the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1256476 [0005] EP 1256476 [0005]
  • EP 0829389 [0006] EP 0829389 [0006]

Claims (22)

Vorrichtung zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine mit der elektrischen Maschine verbundene Batterie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: – eine Horizonteinrichtung, die zum Bestimmen eines Horizonts mit Hilfe von Positionsdaten und Kartendaten eines Fahrstreckenplans, der aus Streckensegmenten mit Gradienten- und Längenmerkmalen für jedes Segment besteht, und zum Erzeugen eines Horizontsignals (H) auf der Basis hiervon ausgebildet ist; – eine Steuermoduseinrichtung, die ausgebildet ist: zum Vergleichen des Gradienten jedes Segments innerhalb des Horizonts mit Grenzwerten für den Gradienten und zum Zuordnen jedes Segments einer Straßenkategorie nach Maßgabe der Ergebnisse der Vergleiche; zum Bezeichnen in einer Folge der Kategorien, die innerhalb des Horizonts aufeinanderfolgen, und Einordnen von Segmenten, die sich innerhalb der Folge befinden, in einen Steuermodus nach Maßgabe der Folge der Kategorien, welcher Steuermodus angibt, wie die elektrische Maschine zu steuern ist, und zum Erzeugen eines Steuermodussignals (β) auf der Basis hiervon, – eine Ladeeinrichtung, die zum Bestimmen des Ladezustandes der Batterie (SOC) und zum Erzeugen eines Ladezustandssignals (S) auf der Basis hiervon ausgebildet ist, – eine Drehmomenteinrichtung, die zum Bestimmen eines vom Fahrer gewünschten Drehmoments und zur Erzeugung eines Drehmomentsignals (M) auf der Basis hiervon ausgebildet ist, und – einen Regler, der zum Berechnen eines Steuersignals (Y) für die elektrische Maschine auf der Basis des Steuermodussignals (β), des Ladezustandssignals (S) und des Drehmomentsignals (M) für das Segment ausgebildet ist, in dem sich das Fahrzeug zu der Zeit gerade befindet, wobei die elektrische Maschine entsprechend dem Steuersignal gesteuert wird.Device for controlling an electric machine in a hybrid vehicle, which has an internal combustion engine and a battery connected to the electric machine, characterized in that the device comprises: a horizon device, which is used to determine a horizon by means of position data and map data of a route plan, the consists of track segments with gradient and length features for each segment, and is designed to generate a horizon signal (H) on the basis thereof; A control mode means configured to: compare the gradient of each segment within the horizon with limit values for the gradient and associate each segment of a street category with the results of the comparisons; for indicating in a sequence of the categories which follow each other within the horizon, and placing segments which are within the sequence into a control mode according to the sequence of the categories, which control mode indicates how the electric machine is to be controlled, and Generating a control mode signal (β) based thereon, a charging device configured to determine the state of charge of the battery (SOC) and to generate a state of charge signal (S) based thereon, torque means for determining one from the driver and a controller for calculating a control signal (Y) for the electric machine on the basis of the control mode signal (β), the state of charge signal (S), and the Torque signal (M) is formed for the segment in which the vehicle is currently located at the time, the di e electrical machine is controlled according to the control signal. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche Vorrichtung zur kontinuierlichen Berechnung neuer Steuermodusse für Segmente in überlappenden Folgen ausgebildet ist.Apparatus according to claim 1, which is adapted for continuous calculation of new control modes for segments in overlapping sequences. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Regler zum Berechnen von Steuersignalen (Y) ausgebildet ist, die die elektrische Maschine für die Länge der aktuellen Segmente steuern.Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the controller is arranged to calculate control signals (Y) which control the electric machine for the length of the current segments. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Folge zwei aufeinanderfolgende Segmente umfasst.Device according to one of claims 1 to 3, wherein the sequence comprises two successive segments. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Folge mehr als zwei aufeinanderfolgende Segmente umfasst.Apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the sequence comprises more than two consecutive segments. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Regler zum Berechnen eines Steuersignals (Y) für die elektrische Maschine ausgebildet ist, das auch von der Arbeitsleistung der elektrischen Maschine bei verschiedenen Drehzahlen der Maschine und/oder dem Leistungsvermögen der Batterie in verschiedenen Betriebssituationen abhängt.Device according to one of claims 1 to 5, wherein the controller for calculating a control signal (Y) is designed for the electric machine, which also depends on the performance of the electric machine at different speeds of the machine and / or the performance of the battery in different operating situations depends. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Steuermoduseinrichtung ausgebildet ist zum Bestimmen in welchen Steuermodus eine Folge entsprechend den Regeln darüber, wann und wie der elektrische Motor einzusetzen ist, einzuordnen ist.Apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the control mode means is arranged to determine in which control mode a sequence is to be classified according to the rules of when and how to use the electric motor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Steuermoduseinrichtung zum Berechnen von Grenzwerten für den Gradienten der Segmente aufgrund von einem oder mehreren fahrzeugspezifischen Werten ausgebildet ist, welche Grenzwerte als Grenzen für das Zuordnen von Segmenten unterschiedlicher Kategorien dienen.Apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the control mode means is arranged to calculate thresholds for the gradient of the segments based on one or more vehicle-specific values, which limits serve as boundaries for assigning segments of different categories. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die fahrzeugspezifischen Werte aus dem aktuellen Übersetzungsverhältnis, dem aktuellem Fahrzeuggewicht, dem Maximum der Drehmomentkurve des Motors, der mechanischen Reibung und/oder dem Fahrwiderstand des Fahrzeugs bei der aktuellen Geschwindigkeit bestimmt werden.Apparatus according to claim 8, wherein the vehicle-specific values from the current transmission ratio, the current vehicle weight, the maximum of the torque curve of the engine, the mechanical friction and / or the driving resistance of the vehicle at the current speed are determined. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Horizonteinrichtung zur Bestimmung der Positionsdaten mithilfe des GPS ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 9, wherein the Horizonteinrichtung is designed for determining the position data using the GPS. Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Maschine in einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine mit der elektrischen Maschine verbundene Batterie umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: A) Bestimmen eines Horizonts mithilfe von Positionsdaten und Kartendaten eines Fahrstreckenplans, der aus Streckensegmenten mit Gradienten- und Längenmerkmalen für jedes Segment besteht; B) Vergleichen des Gradienten für jedes Segment innerhalb des Horizonts mit Grenzwerten für den Gradienten und Zuordnen jedes Segments einer Straßenkategorie aufgrund der Ergebnisse der Vergleiche; C) Bezeichnen in einer Folge die Straßenkategorien, die bis zum Horizont aufeinander folgen, und Einordnen von Segmenten, die sich innerhalb der Folge befinden, in einen Steuermodus entsprechend der Folge von Kategorien, wobei der Steuermodus angibt, wie die elektrische Maschine zu steuern ist; D) Bestimmen des Ladezustands der Batterie (SOC); E) Bestimmen des vom Fahrer gewünschten Drehmoments (M), und F) Berechnen eines Steuersignals für die elektrische Maschine auf der Basis des Steuermodus (Y), in welchen das Segment, in dem sich das Fahrzeug zu der Zeit gerade befindet, eingeordnet ist, des Ladezustands der Batterie (SOC) und des vom Fahrer gewünschten Drehmoments (M), worauf die elektrische Maschine entsprechend dem Steuersignal (Y) gesteuert wird.A method of controlling an electric machine in a hybrid vehicle, comprising an internal combustion engine and a battery connected to the electric machine, characterized in that it comprises: A) determining a horizon using position data and map data of a route plan consisting of route segments having gradient and length characteristics for each segment; B) comparing the gradient for each segment within the horizon with limit values for the gradient and assigning each segment of a street category based on the results of the comparisons; C) designating in a sequence the road categories that follow each other to the horizon and ranking segments that are within the train into a control mode according to the sequence of categories, the control mode indicating how to control the electric machine; D) determining the state of charge of the battery (SOC); E) determining the driver's desired torque (M), and F) calculating a control signal for the electric machine based on the control mode (Y) in which the segment in which the vehicle is currently located is located, the state of charge of the battery (SOC) and the torque desired by the driver (M), whereupon the electric machine is controlled according to the control signal (Y). Verfahren nach Anspruch 11, welches Verfahren neue Steuermodi für Segmente in überlappenden Folgen berechnet.The method of claim 11, which method calculates new control modes for segments in overlapping sequences. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem Steuersignale (Y) im Schritt F) für die Länge der aktuellen Segmente berechnet werden.Method according to Claim 11 or 12, in which control signals (Y) are calculated in step F) for the length of the current segments. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem eine Folge zwei aufeinanderfolgende Segmente umfasst.The method of any of claims 11 to 13, wherein a sequence comprises two consecutive segments. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem eine Folge mehr als zwei aufeinanderfolgende Segmente umfasst.The method of any of claims 11 to 13, wherein a sequence comprises more than two consecutive segments. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem das Steuersignal im Schritt F) auch von der Arbeitsleistung der elektrischen Maschine bei verschiedenen Drehzahlen und/oder dem Leistungsvermögen der Batterie in verschiedenen Betriebssituationen abhängt.Method according to one of Claims 11 to 15, in which the control signal in step F) is also dependent on the working power of the electric machine at different rotational speeds and / or the capacity of the battery in different operating situations. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, das bestimmt, in welchen Steuermodus eine Folge aufgrund der Regeln darüber, wann und wie die elektrische Maschine einzusetzen ist, einzuordnen ist.Method according to one of claims 11 to 16, which determines in which control mode a sequence is to be classified on the basis of the rules on when and how the electric machine is to be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem die Grenzwerte für die Gradienten von Segmenten im Schritt B) auf der Basis von einem oder mehreren fahrzeugspezifischen Werten berechnet wird, welche Grenzwerte als Grenzen für das Zuordnen von Segmenten zu verschiedene Straßenkategorien dienen.A method according to any one of claims 11 to 17, wherein the limit values for the gradients of segments in step B) are calculated on the basis of one or more vehicle-specific values, which limit values serve as limits for the assignment of segments to different road categories. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem fahrzeugspezifische Werte nach dem aktuellen Übersetzungsverhältnis, dem aktuellem Fahrzeuggewicht, dem Maximum der Drehmomentkurve des Motors, der mechanischen Reibung und/oder dem Fahrwiderstand des Fahrzeugs bei der aktuellen Geschwindigkeit berechnet wird.The method of claim 18, wherein the vehicle-specific values according to the current transmission ratio, the current vehicle weight, the maximum of the torque curve of the engine, the mechanical friction and / or the driving resistance of the vehicle at the current speed is calculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, bei dem die Horizonteinrichtung die Positionsdaten mithilfe des GPS bestimmt.Method according to one of claims 11 to 19, wherein the horizonteinrichtung determines the position data using the GPS. Computerprogrammprodukt umfassend Computerprogrammbefehle, die es einer Computervorrichtung in einem Fahrzeug erlauben, die Schritte nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 20 auszuführen, wenn die Befehle auf der Computervorrichtung ausgeführt werden.A computer program product comprising computer program instructions that allow a computing device in a vehicle to perform the steps of the method of one or more of claims 11 to 20 when the instructions are executed on the computing device. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 21, bei dem die Computerprogrammbefehle auf einem Medium gespeichert sind, das von der Computervorrichtung gelesen werden können.The computer program product of claim 21, wherein the computer program instructions are stored on a medium that can be read by the computing device.
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