EP2701957A1

EP2701957A1 - Hybridantriebssteuervorrichtung

Info

Publication number: EP2701957A1
Application number: EP11802636.8A
Authority: EP
Inventors: Ottmar Gehring; Felix Kauffmann; Jürgen Elser; Christophe VEBER
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2014-03-05
Also published as: DE102011018769A1; CN103502073B; WO2012146268A1; US8996218B2; CN103502073A; JP2014518802A; US20140088810A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Hybridantriebssteuervorrichtung, insbesondere für ein Hybridkraftfahrzeug (10), mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (11), die ein Hybridbetriebsmodul (12) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von zumindest einem Fahrstreckenparameter wenigstens einen Ladezustand eines Energiespeichers vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (11) zumindest ein Tempomatbetriebsmodul (13) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Fahrstreckenparameter eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (14) vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln. Das Tempomatbetriebsmodul (13) ist dem Hybridbetriebsmodul (12) wirkungsmäßig vorgeschaltet.

Description

Hybridantriebssteuervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebssteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 10 2006 033 930 A1 ist bereits eine Hybridantriebssteuervorrichtung für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die ein Hybridbetriebsmodul aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von zumindest einem Fahrstreckenparameter wenigstens einen Ladezustand eines Energiespeichers vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln, bekannt.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffverbrauch eines die Hybridantriebssteuervorrichtung aufweisenden Hybridkraftfahrzeugs zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und das Verfahren nach Anspruch 7 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Hybridantriebssteuervorrichtung, insbesondere für ein Hybridkraftfahrzeug, mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die ein Hybridbetriebsmodul aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von zumindest einem Fahrstreckenparameter wenigstens einen Ladezustand eines Energiespeichers vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln.

Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest ein Tempo- matbetriebsmodul aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Fahrstreckenparameter eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln. Das Tempomatbetriebsmodul ist dem Hybridbetriebsmodul wirkungsmäßig vorgeschaltet. Dadurch kann eine kinetische Energie zur Optimierung einer Steuerung und/oder Regelung eines Hybridantriebsstrangs des Hybridkraftfahrzeugs genutzt werden, wodurch ein Wirkungsgrad verbessert werden kann. Dadurch kann eine Effizienz verbessert werden, wodurch ein Einsparpotential durch das Hybridkraftfahrzeug erhöht und somit ein Kraftstoffverbrauch des die Hybridantriebssteuervorrichtung aufweisenden Hybridkraftfahrzeugs reduziert werden kann. Insbesondere kann dem Tempomatbetriebsmodul im Vergleich zu dem Hybridbetriebsmodul eine höhere Priorität zugeteilt werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch weiter gesenkt werden kann. Unter einer„Hybridantriebssteuervorrichtung" soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die zur Steuerung und/oder Regelung eines Hybridantriebsstrangs des Hybridkraftfahrzeugs vorgesehen ist. Unter einem„Hybridkraftfahrzeug" soll insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer Hybridantriebseinheit, die zumindest eine erste Antriebsmaschine und zumindest eine zweite Antriebsmaschine aufweist, verstanden werden, bei dem die zumindest eine erste Antriebsmaschine und die zumindest eine zweite Antriebsmaschine entweder einzeln oder in Kombination Antriebsräder antreiben, wobei insbesondere zumindest eine der Antriebsmaschinen als eine Motor-Generatoreinheit ausgebildet ist. Unter einer„Energiespeichereinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zur Speicherung von Antriebsenergie und zur Abgabe der gespeicherten Antriebsenergie vorgesehen ist, um zumindest eine der Antriebsmaschinen oder die Endantriebselemente, z.B. Räder, anzutreiben. Unter einer„Motor-Generatoreinheit" soll insbesondere eine elektrische Maschine, wie Motor oder Generator oder eine mechanische Kombination von beiden, verstanden werden, die eine positive mechanische Antriebskraft oder ein Drehmoment liefern kann und die zu anderen Zeitpunkten als elektrischer Generator wirken kann.

Unter einer "Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät und/oder einem Betriebsmodul verstanden werden. Unter einem "Steuergerät" soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Unter einem„Betriebsmodul" soll insbesondere eine Funktion und/oder ein Betriebsprogramm verstanden werden, die bzw. das in einer separaten Einheit und/oder in einem Steuergerät implementiert ist. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte und/oder Betriebsmodule aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter einem „Hybridbetriebsmodul" soll insbesondere ein Betriebsmodul verstanden werden, das eine Momentenaufteilung zwischen der ersten Antriebsmaschine und der zweiten Antriebsmaschine automatisch einstellt, um insbesondere einen Ladezustand (State of Charge SOC) des Energiespeichers und/oder einen Kraftstoffverbrauch zu optimieren. Unter einem „Tempomatbetriebsmodul" soll insbesondere ein Betriebsmodul verstanden werden, das einen Getriebegang vorzugsweise eines Automatikgetriebes des Hybridkraftfahrzeugs und/oder ein gesamtes erforderliches Bremsmoment, insbesondere ein Hybridbremsmoment, und/oder ein Antriebsmoment, insbesondere ein Hybridantriebsmoment, automatisch einstellt, um eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit insbesondere hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs zu optimieren. Unter„optimieren" soll insbesondere verstanden werden, ein Bauteil und/oder eine Einheit und/oder ein Verfahren und/oder eine Eigenschaft des Bauteils und/oder der Einheit und/oder des Verfahrens mittels zumindest eines Einstellparameters bestmöglich abzustimmen und/oder einzustellen, wie beispielsweise hinsichtlich einer Effizienz. Unter einem„gesamten Bremsmoment" soll insbesondere eine Summe von Bremsmomenten aller Einheiten, die zur Bereitstellung eines Bremsmoments vorgesehen sind, wie beispielsweise Antriebsmaschinen, Dauerbremsen, Betriebsbremsen und/oder ähnlicher Einheiten, verstanden werden. Unter einem„Hybridbremsmoment" soll insbesondere ein Bremsmoment von einer der Antriebsmaschinen der Hybridantriebseinheit, insbesondere von einer als ein Elektromotor ausgebildeten Antriebsmaschine verstanden werden, die dadurch vorzugsweise eine Energie zurückgewinnt, wie insbesondere eine Rekuperation. Unter einem„gesamten Hybridbremsmoment" soll insbesondere eine Summe von Bremsmomenten der Hybridantriebseinheit verstanden werden. Unter einem„Hybridantriebsmoment" soll insbesondere ein von der Hybridantriebseinheit bereitgestelltes Antriebsmoment verstanden werden. Unter einem„Fahrstreckenparameter" soll insbesondere ein Parameter verstanden werden, der einen Verlauf, insbesondere einen Höhenverlauf einer Fahrstrecke, vorzugsweise einer bevorstehenden Fahrstrecke beschreibt, wie beispielsweise Kurven, Steigungen und/oder Ähnliches. Unter„vorausschauend" soll insbesondere in Abhängigkeit von zukünftigen, bevorstehenden Fahrstreckenparametern verstanden werden. Unter„wirkungsmäßig vorgeschaltet" soll insbesondere verstanden werden, dass das Tempomatbetriebsmodul eine höhere Priorität als das Hybridbetriebsmodul aufweist und/oder dass eine Betriebsstrategie des Tempomat- betriebsmoduls einer Betriebsstrategie des Hybridbetriebsmoduls bevorzugt ist. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Tempomatbetriebsmodul und das Hybridbetriebsmodul kommunizierend miteinander verbunden sind. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Abhängigkeit zwischen dem Tempomatbetriebsmodul und dem Hybridbetriebsmodul realisiert werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, eine kinetische Energie vorrangig mittels des Tempomatbetriebsmoduls zu nutzen. Dadurch kann die kinetische Energie besonders einfach genutzt werden, um einen Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Unter„kinetische Energie mittels des Tempomatbetriebsmoduls zu nutzen" soll insbesondere verstanden werden, dass die kinetische Energie durch eine Änderung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit genutzt wird, wobei vorzugsweise die kinetische Energie abgebaut und wieder aufgebaut und/oder aufgebaut und wieder abgebaut wird.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Hybridbetriebsmodul dazu vorgesehen ist, zumindest den Ladezustand des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Tempomat- betriebsmodul vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Steuerung und/oder Regelung wenigstens des Ladezustands des Energiespeichers realisiert werden.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit vor einer Bergabfahrt dazu vorgesehen ist, mittels des Tempomatbetriebsmoduls ein zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorgesehenes Hybridantriebsmoment einzustellen. Dadurch kann die kinetische Energie vorteilhaft abgebaut werden, wodurch eine Fahrstrecke, insbesondere mit positiver Steigung und/oder eine ebene Fahrstrecke, kraftstoffsparend überwunden werden kann. Unter einer„Bergabfahrt" soll insbesondere eine Fahrstrecke mit einer negativen Steigung verstanden werden und/oder eine Position eines fahrenden Hybridkraftfahrzeugs verstanden werden, die sich zwischen zwei lokalen Extremwerten der Fahrstrecke befindet, wobei eine Fahrtrichtung des Hybridkraftfahrzeugs von einem lokalen Hochpunkt zu einem lokalen Tiefpunkt zeigt. Unter„vor einer Bergabfahrt" soll insbesondere verstanden werden, dass direkt nach einem aktuellen Fahrstreckenbereich ein Fahrstreckenbereich folgt, der im Vergleich zu dem aktuellen Fahrstreckenbereich eine negative Steigung oder einen größeren Wert einer negativen Steigung aufweist. Unter einem„aktuellen Fahrstreckenbereich" soll insbesondere ein Fahrstreckenbereich verstanden werden, auf der sich das Hybridkraftfahrzeug gerade befindet. Unter einer„passiven Reduzierung" soll insbesondere verstanden werden, dass sich die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit aufgrund eines fehlenden zusätzlichen Hybridantriebsmoments reduziert. Unter einem„zusätzlichen Hybridantriebsmoment" soll insbesondere ein Hybridantriebsmoment verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, während einer Fahrt zumindest eine entgegen einer Fahrtrichtung des Hybridkraftfahrzeugs wirkende Kraft auszugleichen, um eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit konstant zu halten. Insbesondere soll darunter eine Differenz zwischen einem bei einer momentanen Kraft- fahrzeuggeschwindigkeit eingestellten Hybridantriebsmoment und einem Hybridantriebsmoment, das erforderlich ist, um in einer Ebene konstant mit der momentanen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit zu fahren, verstanden werden. Vorzugsweise ist die entgegen der Fahrtrichtung wirkende Kraft als eine Reibung, ein Luftwiderstand, eine während einer Bergauffahrt auftretende Hangabtriebskraft und/oder als ähnliche Kräfte bzw. Verluste ausgebildet. Unter einer„Bergauffahrt" soll insbesondere eine Fahrstrecke mit einer positiven Steigung verstanden werden und/oder eine Position eines fahrenden Hybridkraftfahrzeugs verstanden werden, die sich zwischen zwei lokalen Extremwerten der Fahrstrecke befindet, wobei eine Fahrtrichtung des Hybridkraftfahrzeugs von einem lokalen Tiefpunkt zu einem lokalen Hochpunkt zeigt. Unter einem„zur Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorgesehenen Hybridantriebsmoment" soll insbesondere ein Hybridantriebsmoment verstanden werden, das größer oder gleich Null ist und zu einer Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit führt.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit während einer Bergauffahrt dazu vorgesehen ist, mittels des Tempomatbetriebsmoduls ein zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorgesehenes Hybridantriebsmoment einzustellen. Dadurch kann die kinetische Energie besonders vorteilhaft zur Nutzung des Einsparpotenzials abgebaut werden.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit während einer Bergabfahrt dazu vorgesehen ist, mittels des Tempomatbetriebsmoduls ein zur passiven Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorgesehenes Bremsmoment einzustellen. Dadurch kann die kinetische Energie vorteilhaft aufgebaut werden, wodurch eine negative Steigung einer Fahrstrecke kraftstoffsparend überwunden werden kann. Unter einer „passiven Erhöhung" soll insbesondere verstanden werden, dass sich die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ohne Einsatz eines zusätzlichen Hybridantriebsmoments aufgrund äußerer Gegebenheiten, wie insbesondere der Hangabtriebskraft, erhöht. Unter einem„zur Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorgesehenen Bremsmoment" soll insbesondere ein Bremsmoment verstanden werden, das größer oder gleich Null ist und zu einer Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit führt.

Weiter wird ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hybridkraftfahrzeugs mittels einer Hybridantriebssteuervorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Hybridantriebssteuervorrichtung, die in Abhängigkeit von zumindest einem Fahrstreckenparameter wenigstens einen Ladezustand eines Energiespeichers vorausschauend steuert und/oder regelt, vorgeschlagen, wobei die Hybridantriebssteuervorrichtung in Abhän- gigkeit von dem zumindest einen Fahrstreckenparameter eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorausschauend steuert und/oder regelt. Die Hybridantriebssteuervorrichtung steuert und/oder regelt die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit bezüglich einer Steuerung und/oder Regelung wenigstens des Ladezustands des Energiespeichers vorrangig. Dadurch kann ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln des Hybridkraftfahrzeugs bereitgestellt werden, mittels dessen eine Effizienz und/oder eine Kraftstoffersparnis des Hybridkraftfahrzeugs verbessert werden kann.

Außerdem wird für das Verfahren vorgeschlagen, dass die Hybridantriebssteuervorrichtung wenigstens den Ladezustand des Energiespeichers in Abhängigkeit von einer Steuerung und/oder Regelung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorausschauend steuert und/oder regelt. Dadurch können die Steuerung und/oder Regelung des Ladezustands und die Steuerung und/oder Regelung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit besonders effizient und kraftstoffsparend miteinander kombiniert werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Steuer- und Regeleinheit einer Hybridantriebssteuervorrichtung,

Fig. 2 eine Steuerung und Regelung eines die Hybridantriebssteuervorrichtung aufweisenden Hybridkraftfahrzeugs bei Überwinden einer Kuppe und

Fig. 3 die Steuerung und Regelung des Hybridkraftfahrzeugs bei Überwinden einer

Senke.

Die Figur 1 zeigt schematisch einen Teil einer Hybridantriebssteuervorrichtung für ein Hybridkraftfahrzeug 10. Weiter zeigen die Figuren 2 und 3 je eine beispielhafte Steuerung und Regelung des Hybridkraftfahrzeugs 10. Die Hybridantriebssteuervorrichtung ist zur Steuerung und Regelung eines Hybridantriebsstrangs des Hybridkraftfahrzeugs 0 vorgesehen. Der Hybridantriebsstrang des Hybridkraftfahrzeugs 10 weist eine Hybridantriebseinheit auf, die einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor umfasst. Das Hybridkraftfahrzeug 10 ist als ein Hybridnutzkraftfahrzeug ausgebildet. Es ist als ein Hyb- ridlastkraftfahrzeug ausgebildet. Grundsätzlich kann das Hybridkraftfahrzeug 10 auch als ein Hybridpersonenkraftfahrzeug ausgebildet sein.

Die Hybridantriebssteuervorrichtung weist zur Steuerung und Regelung des Hybridkraftfahrzeugs 10 eine Steuer- und Regeleinheit 11 auf, die ein prädiktives, d.h. vorausschauendes Hybridbetriebsmodul 12 umfasst, das in Abhängigkeit von Fahrstreckenparametern einen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Hybridantriebsstrangs vorausschauend steuert und regelt. Das Hybridbetriebsmodul 12 ermittelt unter Verwendung der Fahrstreckenparameter eine vorausschauende Betriebsstrategie der Hybridantriebseinheit. Dazu ermittelt das Hybridbetriebsmodul 12 unter Verwendung von Energiespeicherdaten einen optimalen Ladezustandsverlauf des Energiespeichers und steuert und regelt auf dieser Basis eine Momentenaufteilung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor der Hybridantriebseinheit. Zur Verwendung der Energiespeicherdaten ist das Hybridbetriebsmodul 12 kommunizierend mit einem Energiespeicherdatenmodul 15 der Steuer- und Regeleinheit 11 verbunden. Das Energiespeicherdatenmodul 15 liefert alle Zustandsdaten des Energiespeichers, wie beispielsweise den Ladezustand (SOC), eine Energiespeichertemperatur, eine erlaubte Be- und Entladeleistung des Energiespeichers und/oder Ähnliches. Der Energiespeicher ist als eine Batterie ausgebildet. Er ist als eine Hoch-Volt-Batterie ausgebildet.

Weiter weist die Steuer- und Regeleinheit 11 ein prädiktives, d.h. vorausschauendes Tempomatbetriebsmodul 13 auf, das eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 des Hybridkraftfahrzeugs 10 in Abhängigkeit von den Fahrstreckenparametern vorausschauend steuert und regelt. Das Tempomatbetriebsmodul 13 ermittelt oder berechnet unter Verwendung der Fahrstreckenparameter eine verbrauchsoptimale Vorgabe für eine Getriebegangwahl eines automatisierten Getriebes des Hybridantriebsstrangs sowie eine verbrauchsoptimale Vorgabe für ein gesamtes erforderliches Hybridantriebsmoment oder ein gesamtes erforderliches Hybridbremsmoment der Hybridantriebseinheit. Es ermittelt vorausschauend ein notwendiges Moment der Hybridantriebseinheit in Abhängigkeit von den Fahrstreckenparametern. Das Tempomatbetriebsmodul 13 steuert und regelt die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 dabei unter Berücksichtigung von einer gegenwärtigen Hybridkraftfahrzeugposition, einem bevorstehenden Geländeprofil und einem Verkehrsaufkommen, wobei Rollphasen nach Straßenkuppen und in Gefällstrecken ausgenutzt werden, um die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 des Hybridkraftfahrzeugs 10 ohne oder nur mit einer geringen Zufuhr von einem Hybridantriebsmoment zu erhöhen. Ein derartiges Modul wird als eine IPPC-Anlage (IPPC = Integrated Predictive Powertrain Control) bezeichnet. Zur Koordinierung der Vorgabe für die Getriebegangwahl ist das Tempomat- betriebsmodul 13 kommunizierend mit einem Gangwahlmodul 16 verbunden. Das Gangwahlmodul 16 ist zur Einstellung des durch das Tempomatbetriebsmodul 13 vorgegebenen Getriebegangs vorgesehen.

Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt vor einer bevorstehenden Bergabfahrt und damit vor einer bevorstehenden negativen Steigung der Fahrstrecke mittels des Tempomat- betriebsmoduls 13 ein zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 vorgesehenes Hybridantriebsmoment ein. Sie verringert vor einer bevorstehenden Bergabfahrt mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 frühzeitig oder vorausschauend das Hybridantriebsmoment. Durch das mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 eingestellte Hybridantriebsmoment verringert sich passiv die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 aufgrund von Verlusten, beispielsweise durch einen Rollwiderstand von Antriebsrädern, durch einen Luftwiderstand, durch eine Hangabtriebskraft und/oder Ähnliches. Zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 vor einer bevorstehenden Bergabfahrt verringert die Steuer- und Regeleinheit 11 mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 das Hybridantriebsmoment. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 ein Hybridantriebsmoment ein, das kleiner ist als ein Hybridantriebsmoment, das aufgebracht werden müsste, um die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 auf der Fahrstrecke, auf der sich das Hybridkraftfahrzeug 10 aktuell fortbewegt, konstant zu halten.

Während einer Bergabfahrt und damit während einer negativen Steigung der Fahrstrecke direkt nach einer überwundenen Bergauffahrt oder direkt nach einer überwundenen ebenen Fahrstrecke vor einem bevorstehenden lokalen Tiefpunkt stellt die Steuer- und Regeleinheit 1 1 mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 ein zur passiven Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 vorgesehenes Bremsmoment, das durch die Hybridantriebseinheit und/oder durch die Dauerbremsen bereitgestellt wird, ein. Die Steuer- und Regeleinheit 11 verzögert oder verhindert mittel des Tempomatbetriebsmoduls 13 während der Bergabfahrt eine Erzeugung eines Bremsmoments. Dabei kann nach dem lokalen Tiefpunkt eine zumindest im Wesentlichen ebene Fahrstrecke oder eine Fahrstrecke mit positiver Steigung und damit eine Bergauffahrt folgen. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 zur passiven Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 ein Bremsmoment ein, das kleiner ist als ein Bremsmoment, welches die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 konstant hält oder verringert. Durch das mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 eingestellte Bremsmoment erhöht sich passiv die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt zur passiven Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 während der Bergabfahrt mittels des Tempo- matbetriebsmoduls 13 ein Bremsmoment von Null ein. Sie lässt das Hybridkraftfahrzeug 10 rollen. Durch das dem Hybridbetriebsmodul 12 vorgeschaltete Tempomatbetriebsmodul 13 verzögert oder verhindert die Steuer- und Regeleinheit 1 1 eine Rekuperation des Energiespeichers. Sie verzögert oder verhindert zur passiven Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 die Rekuperation. Dadurch nutzt die Steuer- und Regeleinheit 11 ein Einsparpotenzial der kinetischen Energie vorrangig vor einem Einsparpotenzial einer elektrischen Energie. Die Steuer- und Regeleinheit 11 schöpft mittels des nachgeschalteten Hybridbetriebsmoduls 12 das verbleibende Einsparpotenzial ab. Grundsätzlich kann die Steuer- und Regeleinheit 11 zur passiven Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 während der Bergabfahrt ein Bremsmoment größer Null einstellen.

Das Tempomatbetriebsmodul 13 und das Hybridbetriebsmodul 12 sind kommunizierend miteinander verbunden. Das Tempomatbetriebsmodul 3 ist dem Hybridbetriebsmodul 12 wirkungsmäßig vorgeschaltet, d.h. dem Hybridbetriebsmodul 12 priorisiert. Bezüglich der Steuerung und Regelung des Ladezustands des Energiespeichers mittels des Hybridbetriebsmoduls 12 steuert und regelt die Hybridantriebssteuervorrichtung mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 vorrangig. Die Steuer- und Regeleinheit 11 nutzt eine kinetische Energie des Hybridkraftfahrzeugs 10 mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 vorrangig vor einer Nutzung des elektrischen Energiespeichers. Grundsätzlich kann der Hybridantriebsstrang des Hybridkraftfahrzeugs 10 zusätzlich oder alternativ einen kinetischen Energiespeicher aufweisen, der vorrangig vor einer Nutzung des elektrischen Energiespeichers genutzt wird. Der kinetische Energiespeicher ist dabei beispielsweise als ein Schwungrad ausgebildet.

Das Hybridbetriebsmodul 12 der Hybridantriebssteuervorrichtung steuert und regelt vorausschauend den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Tempomatbetriebsmodul 13. Sie steuert und regelt vorausschauend den Ladezustand des Energiespeichers in Abhängigkeit von der Steuerung und Regelung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14. Das Hybridbetriebsmodul 12 ermittelt unter Verwendung des durch das Tempomatbetriebsmodul 13 ermittelten und somit von den Fahrstreckenparametern abhängigen erforderlichen Hybridantriebsmoments und des erforderlichen Hybridbremsmoments die vorausschauende Betriebsstrategie der Hybridantriebseinheit. Durch die kommunizierende Verbindung des Tempomatbetriebsmoduls 13 mit dem Hybridbetriebsmodul 12 liefert das Hybridbetriebsmodul 12 mögliche Rückinformationen über die Betriebsstrategie der Hybridantriebseinheit, beispielsweise wenn durch ein zusätzliches Boosten des Elektromotors ein Rückschaltvorgang während einer Bergauffahrt verzögert oder verhindert werden kann oder ein Rollen mit einer Unterstützung durch den Elektromotor möglich und sinnvoll wäre.

Zur Bereitstellung und damit zur Ermittlung der zukünftigen Fahrstreckenparameter weist die Steuer- und Regeleinheit 11 ein Vorausschaumodul 17 auf. Das Vorausschaumodul 17 ermittelt mit Hilfe von GPS oder anderen klassischen Navigationsfunktionen eine aktuelle Hybridkraftfahrzeugposition. Entweder berechnet das Vorausschaumodul 17 zur Ermittlung der zukünftigen Fahrstreckenparameter einen wahrscheinlichsten Fahrstreckenpfad oder das Vorausschaumodul 17 bestimmt die zukünftigen Fahrstreckenparameter anhand von mit einer Navigationseinheit eingegebenen Ziel- und Startkoordinaten. Die Fahrstreckenparameter beschreiben ein Höhenprofil der bevorstehenden Fahrstrecke. Sie sind als Steigungen der vor dem Hybridkraftfahrzeug liegenden Fahrstrecke ausgebildet. Das Vorausschaumodul 17 ist kommunizierend mit dem Tempomatbetriebsmodul 13 verbunden.

Zur Bereitstellung weiterer relevanter aktueller Zustandsgrößen weist die Steuer- und Regeleinheit 1 1 ein Betriebsdatenmodul 18 auf. Das Betriebsdatenmodul 18 liefert Anforderungen eines Fahrers des Hybridkraftfahrzeugs 10, wie beispielsweise eine Fahrpedalstellung, Daten von dem Verbrennungsmotor, Daten von dem Elektromotor, Daten von dem Getriebe, wie beispielsweise aktueller Ist-Getriebegang, Temperaturen und/oder Ähnliches, und Fahrdaten, wie zum Beispiel die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14. Das Betriebsdatenmodul 18 ist kommunizierend mit dem Tempomatbetriebsmodul 13 und mit dem Hybridbetriebsmodul 12 verbunden.

Zur Steuerung und Regelung der Momentenaufteilung in der Hybridantriebseinheit weist die Steuer- und Regeleinheit 11 ein Momentenvorgabemodul 19 für den Verbrennungsmotor und ein Momentenvorgabemodul 20 für den Elektromotor auf. Das Momentenvorgabemodul 19 für den Verbrennungsmotor und das Momentenvorgabemodul 20 für den Elektromotor sind jeweils mit dem Hybridbetriebsmodul 12 kommunizierend verbunden. Das Momentenvorgabemodul 19 koordiniert die Vorgabe des Tempomatbetriebsmoduls 13 für das notwendige Moment in Richtung Verbrennungsmotor. Das Momentenvorgabemodul 20 koordiniert die Vorgabe des Tempomatbetriebsmoduls 13 für das notwendige Moment in Richtung Elektromotor.

Reicht ein Hybridbremsmoment durch den Elektromotor nicht aus, steuert und regelt das Hybridbetriebsmodul 12 Dauerbremsen des Hybridantriebsstrangs. Dazu ist das Hybridbetriebsmodul 12 kommunizierend mit einem Momentenvorgabemodul 21 der Steuer- und Regeleinheit 11 verbunden. Das Momentenvorgabemodul 21 ist für die Dauerbremsen vorgesehen. Es koordiniert die Vorgabe des Tempomatbetriebsmoduls 13 für das notwendige Moment mit einem Bremsmanagement in Richtung Dauerbremsen. Die Dauerbremsen sind als Retarder ausgebildet. Die Dauerbremsen können natürlich auch als andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Dauerbremsen ausgebildet sein.

Der Hybridantriebsstrang des Hybridkraftfahrzeugs 10 weist weiter ein Abwärmesystem auf, das eine Bremsenergie der Dauerbremsen elektrisch in einen Hoch-Volt- Zwischenkreis abgibt. Dazu ist das Hybridbetriebsmodul 12 kommunizierend mit einem Momentenvorgabemodul 22 der Steuer- und Regeleinheit 11 verbunden. Das Momentenvorgabemodul 22 ist für das Abwärmesystem vorgesehen. Es koordiniert eine Energiemenge, die ein Generator des Abwärmesystems in den Hoch-Volt-Zwischenkreis abgibt. Grundsätzlich kann auf das Abwärmesystem auch verzichtet werden.

Im Folgenden wird die Steuerung und Regelung des Hybridkraftfahrzeugs 10 mittels der Hybridantriebssteuervorrichtung bei einer Überquerung einer Kuppe und bei einer Überquerung einer Senke erläutert (vgl. Fig. 2 und Fig. 3). In den Figuren 2 und 3 sind jeweils die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14, ein Verbrennungsmotormoment 23 und ein Elektromotormoment 24 über einen Weg 25 der Fahrstrecke aufgetragen.

Die Steuer- und Regeleinheit 11 verringert mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 bei dem Überwinden der Kuppe (vgl. Fig. 2) vor einem lokalen Hochpunkt 26, d.h. während einer Bergauffahrt, leicht die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 und verbraucht zum Überwinden des Hochpunkts 26 die kinetische Energie des Hybridkraftfahrzeugs 10, um nach dem Hochpunkt 26 und damit in der nachfolgenden Bergabfahrt die kinetische Energie des Hybridkraftfahrzeugs 10 ohne Einsatz von einem zusätzlichen Hybridantriebsmoment durch eine Hangabtriebskraft zu erhöhen. Die Steuer- und Regeleinheit 1 1 stellt während der Bergauffahrt mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 ein Hybridantriebsmoment ein, das kleiner ist als ein vor der Bergauffahrt vorliegendes und damit ein auf einer zumindest im Wesentlichen ebenen Fahrstrecke vorliegendes Hybridantriebsmoment, welches dazu vorgesehen ist, auf der ebenen Fahrstrecke die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 konstant zu halten. Sie stellt zum Überwinden der Kuppe eine negative Differenz 29 der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 ein. Dazu verringert die Steuer- und Regeleinheit 11 mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 vor dem Hochpunkt 26 das Verbrennungsmotormoment 23 und das Elektromotormoment 24. Sie stellt ein Verbrennungsmotormoment 23 und ein Elektromotormoment 24 ein, die vor der Bergauffahrt vorlagen. Nach dem Hochpunkt 26 stellt die Steuer- und Regeleinheit 11 ein Bremsmoment von Null ein, um die kinetische Energie effektiv zu erhöhen. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt mittels des Hybridbetriebsmoduls 12 ein Bremsmoment größer Null und damit ein Rekuperationsmoment erst ein, wenn das Hybridkraftfahrzeug 10 eine gewünschte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 durch die Hangabtriebskraft erreicht und damit, wenn die gewünschte kinetische Energie vorliegt, wodurch eine Rekuperation 27 des Energiespeichers stattfindet. Im Vergleich zu einem vorgeschalteten Hybridbetriebsmodul 12 verkleinert sich aufgrund des vorgeschalteten Tempomatbetriebsmoduls 13 die Rekuperation 27 des Energiespeichers. Ein Einspareffekt 28 resultiert durch eine frühzeitige Wegnahme bzw. Reduzierung des Hybridantriebsmoments vor dem Hochpunkt 26 während der Bergauffahrt. Grundsätzlich kann die Steuer- und Regeleinheit 1 zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 während der Bergauffahrt das Hybridantriebsmoment in Bezug auf das Hybridantriebsmoment vor der Bergauffahrt auch konstant halten oder ein Hybridantriebsmoment von Null einstellen. Fährt das Hybridkraftfahrzeug 10 auf einer ebenen Fahrstrecke auf ein Gefälle zu, d.h. bei Fortbewegen des Hybridkraftfahrzeugs 10 auf einer ebenen Fahrstrecke vor einer bevorstehenden Bergabfahrt, verringert die Steuer- und Regeleinheit 11 analog die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 und verbraucht zum Überwinden der ebenen Fahrstrecke vor der Bergabfahrt die kinetische Energie des Hybridkraftfahrzeugs 10, um in der nachfolgenden Bergabfahrt die kinetische Energie des Hybridkraftfahrzeugs 10 ohne Einsatz von einem zusätzlichen Hybridantriebsmoment durch eine Hangabtriebskraft zu erhöhen.

Die Steuer- und Regeleinheit 11 erhöht mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 bei dem Überqueren der Senke (vgl. Fig. 3) vor einem lokalen Tiefpunkt 30, d.h. während der Bergabfahrt, leicht die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 und erhöht damit zum Überqueren des Tiefpunkts 30 die kinetische Energie des Hybridfahrzeugs 10, um nach dem Tiefpunkt 30 und damit in der nachfolgenden Bergauffahrt die kinetische Energie des Hybridkraftfahrzeugs 10 durch die Hangabtriebskraft zu verringern bzw. zu verbrauchen. Sie stellt zum Überqueren der Senke eine positive Differenz 31 der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 14 ein. Dazu verringert die Steuer- und Regeleinheit 11 mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 vor dem Tiefpunkt 30 das Bremsmoment. Sie verringert das Hybridbremsmoment der Hybridantriebseinheit und damit ein negatives Verbrennungsmotormoment 23 und ein negatives Elektromotormoment 24. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13 ein Bremsmoment von Null ein. Das vorgeschaltete Tempomatbetriebsmodul 13 verhindert die Rekuperation 27 des Energiespeichers. Die Steuer- und Regeleinheit 11 holt vor dem Tiefpunkt 30 zum Überqueren der Senke Schwung und verhindert ein Rekuperationsmoment. Ein Einspareffekt 32 resultiert durch eine frühzeitige Wegnahme bzw. Reduzierung des Bremsmoments vor dem Tiefpunkt 30 während der Bergabfahrt, wodurch ein Schwungaufbau des Hybridkraftfahrzeugs 10 resultiert, der dann in der nachfolgenden Bergauffahrt genutzt wird. Natürlich kann nach dem Tiefpunkt 30 auch eine ebene Fahrtrecke folgen, in der die bei der Bergabfahrt erhöhte kinetische Energie wieder abgebaut wird und dadurch das Hybridantriebsmoment verzögert aufgebracht werden muss.

Die Steuer- und Regeleinheit 11 erkennt mittels des Vorausschaumoduls 17 weiter Fahrstreckenabschnitte, die für freies Rollen ideal geeignet sind. Das Rollen ermöglicht einen Schwungaufbau ohne Schleppmomente des Verbrennungsmotors. Erkennt die Steuer- und Regeleinheit 11 solche Fahrstreckenabschnitte, so nutzt sie diese vorrangig zum freien Rollen des Hybridkraftfahrzeugs 10 und nutzt damit vorrangig die kinetische Energie mittels des Tempomatbetriebsmoduls 13.

Claims

Patentansprüche

1. Hybridantriebssteuervorrichtung, insbesondere für ein Hybridkraftfahrzeug (10), mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ), die ein Hybridbetriebsmodul (12) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von zumindest einem Fahrstreckenparameter wenigstens einen Ladezustand eines Energiespeichers vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) zumindest ein Tempomatbetriebsmodul (13) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Fahrstreckenparameter eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (14) vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln und das Tempomatbetriebsmodul (13) dem Hybridbetriebsmodul (12) wirkungsmäßig vorgeschaltet ist.

Hybridantriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Tempomatbetriebsmodul ( 3) und das Hybridbetriebsmodul (12) komm rend miteinander verbunden sind.

3. Hybridantriebssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) dazu vorgesehen ist, eine kinetische Energie vorrangig mittels des Tempomatbetriebsmoduls (13) zu nutzen. Hybridantriebssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Hybridbetriebsmodul (12) dazu vorgesehen ist, zumindest den Ladezustand des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Tempomatbetriebsmodul (13) vorausschauend zu steuern und/oder zu regeln.

Hybridantriebssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit ( 1 ) vor einer Bergabfahrt dazu vorgesehen ist, mittels des Tempomatbetriebsmoduls (13) ein zur passiven Reduzierung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (14) vorgesehenes Hybridantriebsmoment einzustellen.

die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) während einer Bergabfahrt dazu vorgesehen ist, mittels des Tempomatbetriebsmoduls (13) ein zur passiven Erhöhung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (14) vorgesehenes Bremsmoment einzustellen.

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hybridkraftfahrzeugs (10) mittels einer Hybridantriebssteuervorrichtung die in Abhängigkeit von zumindest einem Fahrstreckenparameter wenigstens einen Ladezustand eines Energiespeichers vorausschauend steuert und/oder regelt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Hybridantriebssteuervorrichtung in Abhängigkeit von dem zumindest einen Fahrstreckenparameter eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (14) vorausschauend steuert und/oder regelt und die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (14) bezüglich einer Steuerung und/oder Regelung wenigstens des Ladezustands des Energiespeichers vorrangig steuert und/oder regelt.

Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Hybridantriebssteuervorrichtung wenigstens den Ladezustand des Energiespeichers in Abhängigkeit von einer Steuerung und/oder Regelung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (14) vorausschauend steuert und/oder regelt.