WO2010063360A1 - Verfahren zur regelung bzw. steuerung des ladezustands eines elektrischen energiespeichers eines hybridfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur regelung bzw. steuerung des ladezustands eines elektrischen energiespeichers eines hybridfahrzeugs Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling or controlling the state of charge of an electrical energy store of a hybrid vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • Hybrid vehicles are known to be characterized by the combination of an internal combustion engine with at least one electric machine.
  • a so-called “full hybrid” the vehicle can either be driven purely by internal combustion engine, purely by electric motor or combustion engine and assisted by an electric motor.
  • a so-called “mild hybrid” the electric machine is only to support the internal combustion engine and to recuperate kinetic energy of the vehicle during Shear phases provided. Pure electric driving is not possible with a mild hybrid.
  • Some hybrid concepts also have a so-called engine start-stop function.
  • the automatic start-stop system automatically shuts off the combustion engine. If, for example, the battery is largely deprived of electrical power when the internal combustion engine is stationary, for example by an electrically operated compressor of the vehicle air conditioning system, this can lead to a rapid loss of power. decrease the state of charge of the battery.
  • the battery In order to prevent the state of charge from dropping into a critical range in which there would be a risk of failure of certain vehicle functions, the battery must be charged in good time by means of the internal combustion engine, ie if the vehicle is stationary, the internal combustion engine may have to be started or if the vehicle is already running Combustion engine, the load point must be raised accordingly. In conventional hybrid concepts, it is provided that the battery is charged to a specific, fixed upper charge state value.
  • the state of charge, up to which the energy store is charged by means of the internal combustion engine is set too low, this can lead to frequent switching on and off of the internal combustion engine when there is a high electrical system load. If the state of charge, up to which the energy store is charged by means of the internal combustion engine, however, chosen to be relatively high, it may take a long time until the battery is charged to the appropriate level and the engine can be switched off again, which is particularly in stowage phases, in where the traffic often comes to a halt and the driver would expect an automatic shutdown of the engine, is undesirable.
  • the object of the invention is to specify a method for controlling or regulating the state of charge of an electrical energy store of a hybrid vehicle, in which the charging of the energy store is as "demand-based" as possible.
  • the starting point of the invention is a method for controlling or regulating the state of charge of an electrical energy store of a hybrid vehicle.
  • the energy store which may be a battery or, alternatively, may also be a capacitor arrangement, is charged from a low to a higher state of charge via a generator-driven electric machine driven by the internal combustion engine of the hybrid vehicle.
  • the essence of the invention is that the height of the state of charge, up to which the energy storage is charged by means of the electric internal combustion engine is not fixed, but rather in dependence on a vehicle network load representing or correlating "parameters” is selected "Parameter” is to be interpreted broadly in the present description and in the claims. It does not necessarily have to be a single parameter. Rather, it may be provided that the level of the state of charge, up to which the energy store is charged by means of the electric internal combustion engine, is selected as a function of a plurality of parameters.
  • on-board network load is to be interpreted broadly as “on-board network load” can be considered the energy storage withdrawn, from voltage and current determined electrical power. For simplification, it is also possible to work only with a "current variable”.
  • the state of charge level at which the internal combustion engine charging of the energy store is terminated, or when the vehicle is shut down in standstill phases, the internal combustion engine is turned off can be determined in particular as a function of the "high-voltage on-board electrical load.”
  • SOC State of charge levels
  • State of Charge State of charge levels
  • the amount of state of charge, up to which the energy storage is charged by means of the internal combustion engine, from the current on-board network load (actual on-board network load) and / or from the amount of energy withdrawn from the energy storage during a phase past in time depends on the temporal integral of the electrical system load.
  • the energy store is charged by means of the internal combustion engine when the state of charge of the energy store drops to or below a predetermined state of charge.
  • the level at which an internal combustion engine charging the energy storage device for example, be set at 35% of the maximum state of charge of the electrical energy storage.

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Abstract

Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs, wobei der Energiespeicher in manchen Betriebszuständen über eine von einem Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs angetriebene, generatorisch arbeitende elektrische Maschine von einem niedrigen auf einen höheren Ladezustand geladen wird. Die Höhe des Ladezustandsniveaus, bis zu dem der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, wird in Abhängigkeit von einem die Bordnetzlast repräsentierenden oder damit korrelierenden Parameter gewählt.

Description

Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeuqs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Hybridfahrzeuge zeichnen sich bekanntlich durch die Kombination eines Verbrennungsmotors mit mindestens einer elektrischen Maschine aus. Bei einem so genannten „Vollhybrid" kann das Fahrzeug wahlweise rein verbrennungsmotorisch, rein elektromotorisch oder verbrennungsmotorisch und unterstützend elektromotorisch angetrieben werden. Bei einem so genannten „Mild-Hybrid" ist die elektrische Maschine nur zur Unterstützung des Verbrennungsmotors sowie zur Rekuperation kinetischer Energie des Fahrzeugs während Schubphasen vorgesehen. Rein elektrisches Fahren ist bei einem Mild-Hybrid nicht möglich.
Manche Hybridkonzepte weisen auch eine so genannte Motorstart-Stopp- Funktion auf. Bei stehendem Fahrzeug, z. B. im Stau bzw. vor einer roten Ampel, schaltet die Start-Stopp-Automatik den Verbrennungsmotor automatisch ab. Wird der Batterie z.B. bei stehendem Verbrennungsmotor in hohem Maße elektrische Leistung entzogen, z.B. von einem elektrisch betriebenen Kompressor der Fahrzeugklimaanlage, so kann dies zu einem raschen Ab- sinken des Ladezustands der Batterie führen. Um zu verhindern, dass der Ladezustand in einen kritischen Bereich absinkt, in dem die Gefahr des Ausfalls bestimmter Fahrzeugfunktionen bestünde, muss die Batterie rechtzeitig mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen werden, d.h., bei stehendem Fahrzeug muss der Verbrennungsmotor ggf. zugestartet werden bzw. bei bereits laufendem Verbrennungsmotor muss der Lastpunkt entsprechend angehoben werden. Bei herkömmlichen Hybridkonzepten ist hierbei vorgesehen, dass die Batterie auf einen bestimmten, fest vorgegebenen oberen Ladezustandswert aufgeladen wird.
Ist der Ladezustand, bis zu dem der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, zu niedrig gewählt, so kann dies bei hoher elektrischer Bordnetzlast zu einem häufigen Ein- und Ausschalten des Verbrennungsmotors führen. Wird der Ladezustand, bis zu dem der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, hingegen relativ hoch gewählt, so kann es sehr lange dauern, bis die Batterie auf das entsprechende Niveau aufgeladen ist und der Verbrennungsmotor wieder abgestellt werden kann, was insbesondere in Stauphasen, in denen der Verkehr häufig zum Stehen kommt und der Fahrer mit einem automatischen Abschalten des Verbrennungsmotors rechnen würde, unerwünscht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung bzw. zur Regelung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs anzugeben, bei dem das Aufladen des Energiespeichers möglichst „bedarfsgerecht" erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Hybridfahr- zeugs, wobei der Energiespeicher, bei dem es sich um eine Batterie oder, alternativ dazu, auch um eine Kondensatoranordnung handeln kann, über eine von dem Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs angetriebene, generatorisch arbeitende elektrische Maschine von einem niedrigen auf einen höheren Ladezustand geladen wird.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Höhe des Ladezustands, bis zu dem der Energiespeicher mittels des elektrischen Verbrennungsmotors aufgeladen wird, nicht fest vorgegeben ist, sondern vielmehr in Abhängigkeit von einem die Bordnetzlast repräsentierenden oder damit korrelierenden „Parameter" gewählt wird. Der Begriff „Parameter" ist in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen breit zu interpretieren. Es muss sich nicht notwendigerweise um einen einzelnen Parameter handeln. Vielmehr kann vorgesehen sein, dass die Höhe des Ladezustands, bis zu dem der Energiespeicher mittels des elektrischen Verbrennungsmotors aufgeladen wird, in Abhängigkeit mehrerer Parameter gewählt wird.
Ebenso ist der Begriff „Bord netzlast" breit zu interpretieren. Als „Bordnetzlast" kann die dem Energiespeicher entzogene, aus Spannung und Strom ermittelte elektrische Leistung angesehen werden. Vereinfachend kann auch nur mit einer „Stromgröße" gearbeitet werden.
Das Ladezustandsniveau, bei dessen Erreichen das verbrennungsmotorische Laden des Energiespeichers beendet wird, bzw. bei dessen Erreichen in Stillstandsphasen des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor wieder abgestellt wird, wird kann insbesondere in Abhängigkeit von der „hochvoltseitigen Bordnetzlast" bestimmt sein. Durch eine „bedarfsgerechte Festlegung" des Ladezustandsniveaus („SOC" bzw. „State of Charge") in Abhängigkeit von der aktuellen Bordnetzlast können sowohl ein häufiges Ein- und Ausschalten des Verbrennungsmotors als auch ein zu lange Ladevorgänge vermieden werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Höhe des Ladezustands, bis zu dem der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, von der momentanen Bordnetzlast (Ist-Bordnetzlast) und/oder von der während einer zeitlich zurückliegenden Phase dem Energiespeicher entzogenen Energiemenge bzw. von dem zeitlichen Integral der Bordnetzlast abhängt.
Wird nicht nur die momentane Bordnetzlast betrachtet, sondern der Verlauf der Bordnetzlast von einem Zeitpunkt in der Vergangenheit bis zur momentanen Bordnetzlast, so kann vorgesehen sein, dass anstatt mit dem zeitlichen Integral der Bordnetzlast mit einer „gefilterten Bordnetzlast" bzw. mit einer „mittleren Bordnetzlast" gearbeitet und in Abhängigkeit davon die Höhe des Ladezustands, bis zu dem der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, gewählt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, wenn der Ladezustand des Energiespeichers auf oder unter einen vorgegebenen Ladezustand absinkt. Das Niveau, ab dem ein verbrennungsmotorisches Laden des Energiespeichers erfolgt, kann beispielsweise bei 35% des maximalen Ladezustands des elektrischen Energiespeichers festgesetzt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs, wobei der Energiespeicher in manchen Betriebszuständen über eine von einem Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs angetriebene, generatorisch arbeitende elektrische Maschine von einem niedrigen auf ein höheres Ladezustandsniveau geladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladezustandsniveau, bis zu dem der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, in Abhängigkeit von einem die Bordnetzlast repräsentierenden oder damit korrelierenden Parameter gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der die Bordnetzlast repräsentierende oder damit korrelierende Parameter durch die momentane Bordnetzlast gebildet ist oder davon abhängt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Bordnetzlast repräsentierende oder damit korrelierende Parameter von der während einer zeitlich zurückliegenden Phase bestehenden Bordnetzlast abhängt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Verlauf der Bordnetzlast während einer zeitlich zurückliegenden Phase eine mittlere bzw. gefilterte Bordnetzlast gebildet wird und diese in die Festlegung der Höhe des Ladezustandsniveaus, bis zu dem der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen wird, einbezogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mittels des Verbrennungsmotors geladen wird, wenn das momentane Ladezustandsniveau des Energiespeichers auf oder unter ein vorgegebenes Ladezustandsniveau absinkt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Ladzustandsniveau im Bereich zwischen 30% und 40% des maximalen Ladezustandsniveaus liegt, insbesondere dass das vorgegebene Ladezustandsniveau circa 35% des maximalen Ladezustandsniveaus beträgt.
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