WO2007017300A1 - Verfahren zur ansteuerung eines hybridfahrzeugs und hybridfahrzeug - Google Patents

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WO2007017300A1
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hybrid vehicle
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Thomas Frese
Richard Aumayer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • a method for controlling a hybrid vehicle in which the drive takes place according to an operating control by means of an internal combustion engine and / or an electric motor, wherein the proportion of the electromotive drive in relation to the route concerned, the operation control communicated Data is controlled in consideration of the state of charge of an energy storage device for electrical energy, wherein the data includes altitude information, which are used to control the proportion of the electric motor drive, wherein a specified or predetermined in the operation control minimum state of charge of the energy storage, in which the necessary basic vehicle functions still guaranteed are, not fallen below.
  • the operation control receives the height information from data of a navigation system or another predictive system.
  • a hybrid vehicle is a vehicle in which drive energy is generated from two drive sources, in particular different drive machines, which can be recuperated, that is to say recovered during braking.
  • the recuperated energy can be used immediately and / or stored for later use.
  • the recuperated energy can be used for the drive and / or for other consumers.
  • an energy storage an electrical storage is useful when one of the prime movers is an electric motor.
  • other memories are possible.
  • prime movers internal combustion engines and electric motors can be used. There are also other drive machines conceivable.
  • Navigation systems can - A -
  • Maps on datastores can contain a variety of other information, such as road maps, such Information on the slope and the gradient, information on estimated speeds for determining a speed distribution on the generator by knowing the available types of roads (city, highway, highway), information about expected stop phases, e.g. in city centers, this also differentiated on a daily basis taking into account the traffic volume, e.g. in the rush hour.
  • Other data sources are e.g. Traffic radio or transmit beacon with information about traffic jams or slow-moving traffic, or a vehicle communication with information from vehicles in front.
  • current information about the alternative routes can be used with regard to a current and / or anticipated traffic load of the respective route and / or the time of day and / or start / stop phases of the hybrid vehicle.
  • At least one parameter of the group fuel balance, final charge state of the energy storage, total travel time can be used as a selection criterion of the routes.
  • the selection can be made more dynamic if a target parameter is unlikely to be reached by changing the selected route while maintaining the operating strategy.
  • the selection can be made more dynamic if a target parameter is unlikely to be reached by maintaining the selected route while changing the operating strategy.
  • a hybrid vehicle is also proposed, in which means are provided for determining an optimized operating strategy, specifying a geographical destination and / or a destination parameter of the operating strategy, wherein the route can be selected taking into account the optimized operating strategy when altematic routes are available.
  • the hybrid vehicle has a first drive machine, in particular an internal combustion engine and a second drive machine, in particular an electric motor. Energy that is gained, for example, in certain operating phases can be stored in an energy store.
  • the energy storage can, for.
  • a battery for storing electrical energy of an electric motor which is operable as a generator during a braking operation or at a downhill and charges the energy storage. This drive energy is partially recovered, ie recuperated.
  • recuperated energy can be used immediately or saved for later use.
  • the recuperated energy can be used for the traction drive and / or for other consumers.
  • other drives, as well as combinations with other drives are possible. drawing
  • Figure 1 shows an example of a scheme of a preferred parallel hybrid vehicle
  • FIG. 2 shows a preferred sequence of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a preferred parallel hybrid vehicle with a first drive machine 11, an internal combustion engine and a second drive machine 12, an electric motor, in which torque is typically added from the internal combustion engine 11 and the electric motor 12.
  • the internal combustion engine 11 is supplied with fuel from a fuel tank 15, the electric motor 12 with power from an energy storage 14, for example a battery.
  • Internal combustion engine 11 and electric motor 12 act on drive wheels 16 via a gear 13 with drive power.
  • the data receives the operation control 10 from a navigation system 17, which holds the necessary data on a storage medium. These are in particular information about road classes, altitude profiles, distances. Additional data may be obtained via a receiver 18, which provides these data to the navigation system 17 and / or the operations controller 10, e.g. Information about the current traffic situation via traffic information, GPS (Global Pointing System), transmission beacons and / or vehicle communication with vehicles ahead.
  • GPS Global Pointing System
  • the destination is entered with knowledge of the location. There may be additional goals and / or
  • the user wishes to be realized, eg a full energy store at the destination in order to permit a new journey, a desired duration of the journey and the like.
  • a travel route calculation with alternative travel routes takes place.
  • the shortest route e.g. the fastest route, a route with or without a motorway, with or without the exclusion of certain road classes, with or without urban areas and the like are taken into account.
  • the route is selected.
  • An initial charge state of the energy store 14, an estimated speed distribution corresponding to the road classes, an anticipated number of start / stop events taking into account the time of day, a height profile and the like can be used.
  • Preferred selection criteria for the travel route form an expected fuel balance, a final state of charge of the energy store, a total travel time. Furthermore, the aim is to realize the goals and / or benefits specified by the user as far as possible.
  • a fourth function block 23 the user is informed about the selected travel route, and the navigation is carried out accordingly. If necessary, additional information about the fuel consumption or a possibility for the user to choose a more fuel-efficient route at the expense of an increased driving time can be offered.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridfahrzeugs mit wenigstens zwei Antriebsmaschinen (11, 12), bei dem der Antrieb nach Vorgabe einer Betriebssteuerung (10) mittels der ersten Antriebmaschine (11), insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, und/oder der zweiten Antriebsmaschine (12), insbesondere eines Elektromotors, erfolgt, wobei der Anteil des Antriebs der zweiten Antriebsmaschine (12) in Abhängigkeit von die Fahrtstrecke betreffenden, der Betriebssteuerung (10) mitgeteilten Daten unter Berücksichtigung eines Ladezustands (L) eines Energiespeichers (14) gesteuert wird. Es wird vorgeschlagen, dass eine optimierte Betriebsstrategie bestimmt wird unter Vorgabe eines geographischen Fahrtziels und/oder eines Zielparameters der Betriebsstrategie, wobei bei Verfügbarkeit alternativer Fahrtrouten eine Auswahl der Fahrtroute unter Berücksichtigung der optimierten Betriebsstrategie getroffen wird.

Description

Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridfahrzeugs und Hybridfahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Hybrid- fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Als Hybridfahrzeuge werden solche Fahrzeuge bezeichnet, die verschiedene Energiequellen zum Betrieb des Fahrzeugs nutzen. Bekannt sind Hybridfahrzeuge mit einer Verbrennungskraftmaschine und mindestens einem Elektromotor. Die elektrische Energie des Elektromotors kommt aus einem Energiespeicher, z.B. einer oder mehrerer Batterien und/oder Superkondensatoren („Supercaps"). Außerdem besitzt das Fahrzeug die Möglichkeit, Bremsenergie in Form elektrischer Energie zurück zu gewinnen (Rekuperation). Eine Betriebsstrategie soll dafür sorgen, die beiden Antriebsmaschinen im jeweiligen Optimum zu betreiben und anfallende Bremsenergie möglichst verlustfrei zurückzuspeichem. Zweck der Hybridisierung ist es, den Verbrauch von Primärkraftstoffen gegenüber konventionellen, nur von Verbrennungskraftmaschinen betriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Aus der DE 101 28 758 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridfahrzeugs bekannt, bei dem der Antrieb nach Vorgabe einer Betriebssteuerung mittels einer Verbrennungskraftmaschine und/oder eines Elektromotors erfolgt, wobei der Anteil des elektromotorischen Antriebs in Abhängigkeit von die Fahrtstrecke betreffenden, der Betriebssteuerung mitgeteilten Daten unter Berücksichtigung des Ladezustands eines Energiespeichers für elektrische Energie gesteuert wird, wobei die Daten Höheninformationen umfassen, die zur Steuerung des Anteils des elektromotorischen Antriebs zugrunde gelegt werden, wobei ein in der Betriebssteuerung vorgegebener oder vorgebbarer Mindestladezustand des Energiespeichers , bei dem die notwendige Fahrzeuggrundfunktionen noch gewährleistet sind, nicht unterschritten wird. Die Betriebssteuerung erhält die Hö- heninformationen aus Daten eines Navigationssystems oder eines anderen vorausschauenden Systems.
Vorteile der Erfindung
Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine optimierte Betriebsstrategie bestimmt wird unter Vorgabe eines geographischen Fahrtziels und/oder eines Ziel parameters der Betriebsstrategie, wobei bei Verfügbarkeit alternativer Fahrtrouten eine Auswahl der Fahrtroute unter Berücksichtigung der optimierten Betriebsstrategie getroffen wird. Vorteilhaft kann die Betriebsstrategie durch Anwendung prädikativer Daten aus der Fahrtroute optimiert werden. Als Zielparameter kann z.B. ein gewünschter Ladezustand des Energiespeichers des Hybridfahrzeugs vorgegeben werden. In Kenntnis ins- besondere des Höhenprofils und weiterer Informationen über alterna- tive Fahrtrouten kann bereits die Fahrtroutenauswahl unter Berücksichtigung der Betriebsparameter des Hybridfahrzeugs erfolgen. Werden diese Informationen zur Optimierung der Betriebsstrategie verwendet, so kann in einem ersten Teil der Fahrtroute vermehrt die- jenige Antriebsmaschine, deren Energie im Energiespeicher gespeichert wird, eingesetzt werden, wenn im zweiten Teil der Fahrtroute Gefällbereiche mit erhöhtem Bremsbedarf erwartet werden können. Durch die verstärkte Entleerung des Energiespeichers im ersten Teil wird das System in die Lage versetzt, im zweiten Teil rückgespeiste Energie leichter und ggf. mit höherem Wirkungsgrad aufnehmen zu können. Vorzugsweise ist als erste Antriebsmaschine eine Verbrennungskraftmaschine und als zweite Antriebsmaschine ein Elektromotor vorgesehen. Es sind jedoch auch andere Arten von Antriebsmaschinen möglich. Als Hybridfahrzeug wird ein Fahrzeug bezeichnet, bei dem aus zwei Antriebsquellen, insbesondere verschiedenen Antriebsmaschinen, Antriebsenergie erzeugt wird, welche rekuperiert, also zurückgewonnen werden kann, z.B. beim Bremsen. Die rekupe- rierte Energie kann sofort genutzt und/oder für eine spätere Nutzung gespeichert werden. Die rekuperierte Energie kann für den Fahran- trieb und/oder für andere Verbraucher genutzt werden. Als Energiespeicher ist ein elektrischer Speicher zweckmäßig, wenn eine der Antriebsmaschinen ein Elektromotor ist. Es sind jedoch auch andere Speicher möglich. Als Antriebsmaschinen können Verbrennungskraftmaschinen und Elektromotoren eingesetzt werden. Es sind auch andere Antriebsmaschinen denkbar.
Es ist günstig, wenn zur Auswahl einer geeigneten Fahrtroute Daten eines Navigationssystems hinsichtlich Höhendifferenzen und/oder
Straßenklassen und/oder Entfernung und/oder voraussichtlicher Fahrtzeit herangezogen werden. Navigationssysteme können ver- - A -
schiedene Datenquellen zur Optimierung der Fahrtroute bei gegebenem Fahrtziel nutzen. Karten auf Datenspeichern können neben Straßenverläufen eine Vielzahl von weiteren Informationen enthalten, wie z.B. Informationen über Steigung und Gefälle, Informationen ü- ber voraussichtliche Fahrtgeschwindigkeiten zur Bestimmung einer Drehzahlverteilung am Generator durch Kenntnis der verfügbaren Straßenarten (Stadt, Landstraße, Autobahn), Informationen über voraussichtliche Stoppphasen, z.B. in Innenstädten, dies auch tageszeitlich differenziert unter Berücksichtigung des Verkehrsaufkom- mens z.B. in der Rushhour. Weitere Datenquellen sind z.B. Verkehrsfunk oder Sendebaken mit Informationen über Staumeldungen bzw. zähfließenden Verkehr, oder eine Fahrzeugkommunikation mit Informationen aus vorausfahrenden Fahrzeugen.
Zweckmäßigerweise kann zur Auswahl einer geeigneten Fahrtroute aktuelle Informationen über die alternativen Fahrtrouten hinsichtlich einer aktuellen und/oder voraussichtlichen Verkehrsbelastung der jeweiligen Fahrtroute und/oder der Tageszeit und/oder tageszeitlich zu erwartender Start/Stopp-Phasen des Hybridfahrzeugs herangezo- gen werden.
Günstigerweise kann als Auswahlkriterium der Fahrtrouten wenigstens ein Parameter der Gruppe Kraftstoffbilanz, Endladezustand des Energiespeichers, Gesamtfahrzeit herangezogen werden.
Vorteilhaft kann die Auswahl dynamisiert werden, wenn ein Zielparameter voraussichtlich nicht erreicht werden kann, indem die ausgewählte Fahrtroute unter Beibehaltung der Betriebsstrategie geändert wird. Altemativ kann die Auswahl dynamisiert werden, wenn ein Zielparameter voraussichtlich nicht erreicht werden kann, indem die ausgewählte Fahrtroute beibehalten wird unter Änderung der Betriebsstrategie.
Es wird auch ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen, bei dem Mittel vorgesehen sind, um eine optimierte Betriebsstrategie zu bestimmen unter Vorgabe eines geographischen Fahrtziels und/oder eines Zielparameters der Betriebsstrategie, wobei bei Verfügbarkeit altemati- ver Fahrtrouten die Fahrtroute unter Berücksichtigung der optimierten Betriebsstrategie auswählbar ist. Das Hybridfahrzeug weist eine erste Antriebsmaschine, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, insbesondere einen Elektromotor, auf. Energie, die z.B. in bestimmten Betriebsphasen ge- wonnen wird, ist in einem Energiespeicher speicherbar. Der Energiespeicher kann z. B. eine Batterie zur Speicherung elektrischer Energie eines Elektromotors sein, der bei einem Bremsvorgang oder bei einer Bergabfahrt generatorisch betreibbar ist und den Energiespeicher auflädt. Dabei wird Antriebsenergie teilweise zurückgewonnen, d.h. rekuperiert. Es können auch andere Energiespeicher, z.B. Su- perkondensatoren, Schwungräder und dergl., vorgesehen sein. Re- kuperierte Energie kann sofort genutzt oder zur späteren Nutzung gespeichert werden. Die rekuperierte Energie kann für den Fahrantrieb und/oder für andere Verbraucher genutzt werden. Neben Verbrennungskraftmaschinen und Elektromotoren sind auch andere Antriebe, wie auch Kombinationen mit anderen Antrieben möglich. Zeichnung
Weitere Ausführungsformen, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in An- Sprüchen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus nachfolgend anhand von einem in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im Folgenden zeigen
Figur 1 beispielhaft ein Schema eines bevorzugten Parallel- Hybridfahrzeugs;
Figur 2 einen bevorzugten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfah- rens.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt ein Schema eines bevorzugten Parallel-Hybridfahrzeugs mit einer ersten Antriebsmaschine 11 , einer Verbrennungskraftmaschine und einer zweiten Antriebsmaschine 12, einem Elektromotor, bei dem typischerweise eine Momentenaddition von der Verbren- nungskraftmaschine 11 und des Elektromotors 12 erfolgt. Die Erfindung kann selbstverständlich auch auf andere Typen von Hybridfahrzeugen wie ein serielles Hybridfahrzeug, ein Leistungsverzwei- gungs-Hybridfahrzeug oder auch Mischhybride angewendet werden. Die Verbrennungskraftmaschine 11 wird mit Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 15 versorgt, der Elektromotor 12 mit Leistung aus einem Energiespeicher 14, z.B. einer Batterie. Verbrennungskraftmaschine 11 und Elektromotor 12 beaufschlagen Antriebsräder 16 über ein Getriebe 13 mit Antriebsleistung.
Eine Betriebssteuerung 10 steuert die Verbrennungskraftmaschine 11 und den Elektromotor 12 an, wobei der Anteil des elektromotorischen Antriebs in Abhängigkeit von eine Fahrtstrecke des Hybrid- fahrzeugs betreffenden, der Betriebssteuerung 10 mitgeteilten Daten unter Berücksichtigung eines Ladezustands L des Energiespeichers 14 gesteuert wird.
Die Daten erhält die Betriebssteuerung 10 von einem Navigations- System 17, welches die notwendigen Daten auf einem Speichermedium bereithält. Diese sind insbesondere Informationen über Straßenklassen, Höhenprofile, Entfernungen. Zusätzliche Daten können über einen Empfänger 18 erhalten werden, der diese Daten dem Navigationssystem 17 und/oder der Betriebssteuerung 10 zur Verfü- gung stellt, z.B. Informationen über die aktuelle Verkehrslage über Verkehrsfunk, GPS (Global Pointing System), Sendebaken und/oder Fahrzeugkommunikation mit vorausfahrenden Fahrzeugen.
Fig. 2 zeigt einen bevorzugten Ablauf des erfindungsgemäßen Ver- fahrens.
In einem ersten Funktionsblock 20 wird das Fahrtziel eingegeben unter Kenntnis des Standorts. Es können zusätzliche Ziele und/oder
Nutzen, die der Anwender realisieren möchte, eingegeben werden, z.B. einen vollen Energiespeicher am Zielort, um eine Standklimati- sierung vor einem neuen Fahrtantritt zu ermöglichen, eine gewünschte Dauer der Fahrt und dergleichen.
In einem zweiten Funktionsblock 21 erfolgt eine Fahrtroutenberech- nung mit alternativen Fahrtrouten. Dabei können z.B. die kürzeste Strecke, die schnellste Strecke, eine Strecke mit oder ohne Autobahn, mit oder ohne Ausschluss bestimmter Straßenklassen, mit o- der ohne innerstädtische Bereiche und dergleichen berücksichtigt werden.
In einem dritten Funktionsblock 22 erfolgt die Auswahl der Fahrtroute. Ein Ausgangsladezustand des Energiespeichers 14, eine voraussichtliche Drehzahlverteilung entsprechend den Straßenklassen, eine voraussichtliche Anzahl von Start/Stopp-Ereignissen unter Berück- sichtigung der Tageszeit, ein Höhenprofil und dergleichen können zugrunde gelegt werden. Bevorzugte Auswahlkriterien für die Fahrtroute bilden eine zu erwartende Kraftstoffbilanz, ein End- Ladezustand des Energiespeichers, eine Gesamtfahrzeit. Ferner wird angestrebt, die vom Anwender vorgegebenen Ziele und/oder Nutzen möglichst zu realisieren.
In einem vierten Funktionsblock 23 erfolgt eine Information des Anwenders über die ausgewählte Fahrtroute, und die Navigation wird dem entsprechend ausgeführt. Dabei kann ggf. eine zusätzliche In- formation über den Kraftstoffverbrauch bzw. eine Möglichkeit für den Anwender, unter Inkaufnahme einer erhöhten Fahrzeit eine verbrauchsgünstigere Fahrtroute zu wählen, angeboten werden.
Eine Dynamisierung bzw. Anpassung der Fahrtroute kann erfolgen, wenn eingestellte Ziele oder Nutzen des Anwenders voraussichtlich nicht sichergestellt werden kann. Dabei kann die optimierte Betriebsstrategie beibehalten werden. Alternativ kann die Fahrtroute beibehalten werden und die Betriebsstrategie geändert werden. Die kann der Anwender wahlweise vorgeben.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridfahrzeugs mit wenigstens zwei Antriebsmaschinen (11 , 12), bei dem der Antrieb nach Vorgabe einer Betriebssteuerung (10) mittels der ersten Antriebmaschine (11 ), insbesondere einer Verbrennungskraft- maschine, und/oder der zweiten Antriebsmaschine (12), insbesondere eines Elektromotors, erfolgt, wobei der Anteil des Antriebs der zweiten Antriebsmaschine (12) in Abhängigkeit von die Fahrtstrecke betreffenden, der Betriebssteuerung (10) mitgeteilten Daten unter Berücksichtigung eines Ladezustands (L) eines Energiespeichers (14) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine optimierte Betriebsstrategie bestimmt wird unter Vorgabe eines geographischen Fahrtziels und/oder eines Zielparameters der Betriebsstrategie, wobei bei Verfügbarkeit alternativer Fahrtrouten eine Auswahl der Fahrtroute unter Be- rücksichtigung der optimierten Betriebsstrategie getroffen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Fahrtroute unter Berücksichtigung der Betriebsparameter des Hybridfahrzeugs erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswahl einer geeigneten Fahrtroute Daten eines Navigationssystems (17) hinsichtlich Höhendifferenzen und/oder Straßenklassen und/oder Entfernung und/oder voraussichtlicher Fahrtzeit herangezogen werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswahl einer geeigneten Fahrtroute aktuelle Informationen über die alternativen Fahrt- routen hinsichtlich einer aktuellen und/oder voraussichtlichen
Verkehrsbelastung der jeweiligen Fahrtroute und/oder der Tageszeit und/oder tageszeitlich zu erwartender Start/Stopp- Phasen des Hybridfahrzeugs herangezogen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswahlkriterium der Fahrtrouten wenigstens ein Parameter der Gruppe Kraftstoffbilanz, Endladezustand des Energiespeichers (14), Gesamtfahrzeit herangezogen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl dynamisiert wird, wenn ein Zielparameter voraussichtlich nicht erreicht werden kann, indem die ausgewählte Fahrtroute unter Beibehaltung der Betriebsstrategie geändert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl dynamisiert wird, wenn ein Zielparameter voraussichtlich nicht erreicht werden kann, indem die ausgewählte Fahrtroute beibehalten wird unter
Änderung der Betriebsstrategie.
8. Hybridfahrzeug mit einem nach Vorgabe einer Betriebssteuerung (10) mittels einer ersten Antriebsmaschine (11), insbeson- dere einer Verbrennungskraftmaschine, und/oder einer zweiten Antriebsmaschine (12), insbesondere eines Elektromotors, betreibbaren Antrieb, wobei der Anteil des Antriebs der zweiten Antriebsmaschine (12) in Abhängigkeit von die Fahrtstrecke betreffenden, der Betriebssteuerung (10) mitgeteilten Daten un- ter Berücksichtigung eines Ladezustands (L) eines Energiespeichers (14) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um eine optimierte Betriebsstrategie zu bestimmen unter Vorgabe eines geographischen Fahrtziels und/oder eines Zielparameters der Betriebsstrategie, wobei bei Verfügbarkeit alternativer Fahrtrouten die Fahrtroute unter Berücksichtigung der optimierten Betriebsstrategie auswählbar ist.
9. Hybridfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen Betriebsphasen zurückgewonnene Antriebs- energie Verbrauchern direkt oder durch Zwischenspeichern in dem Energiespeicher (14) zuführbar ist.
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