WO2012010615A1 - Method and device for operating a vehicle which comprises at least one electric machine - Google Patents

Method and device for operating a vehicle which comprises at least one electric machine Download PDF

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Jens-Werner Falkenstein
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Method and device for operating a vehicle which comprises at least one electric machine
  • the invention relates to a method for operating a vehicle, which comprises at least one electric machine, wherein the electric machine is operated as a generator during a braking operation of the vehicle and at least partially as useful energy for supplying electrical consumers in the vehicle during regenerative operation by the electric machine is used and a device for carrying out the method.
  • Electric, hydraulic or hybrid vehicles usually have one or more drive units, such as electric or hydraulic motors, which are mechanically connected to at least one drive wheel, said drive units are powered by an energy storage with energy.
  • said drive units In a deceleration or braking of the vehicle while braking energy is recovered. This is done in which the drive unit is operated as a generator and the braking energy is stored in the energy storage.
  • the braking effect of the drive unit is used to relieve the service brake system of the motor vehicle and a power loss of the service brake system, e.g. due to overheating of brake discs and friction linings etc. to avoid.
  • the storage of the recovered braking energy in the energy storage is limited by the absorption capacity of the energy storage. If, for example, a driver of an electric vehicle embarks on an almost completely charged energy store, the electric machine can go on a longer decline not or only to a limited extent generate a braking effect, since the charged energy storage can not absorb the electrical energy generated by the electric machine while driving in generator mode.
  • the braking power in this case must be largely generated by the service brake system. There is thus the risk of overheating of the service brake system, associated with a high risk to the vehicle occupants and the vehicle environment.
  • Vehicle electrical energy is removed from the working as generators electric motors and is provided as useful energy the ancillaries of the vehicle.
  • the ancillaries can consume the useful energy provided only if the connection of the ancillaries by the driver or the vehicle occupant is desired or requires the vehicle state this.
  • Vehicle is generated by the at least one electric machine, but is not required by the currently operated according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's electrical consumers as useful energy, by commissioning at least one additional electrical load of the vehicle and / or at least one additional drive unit of the Vehicle and / or converted by shifting the operating point of at least one electrical load and / or at least one drive unit of the vehicle into heat and dissipated to the environment, it is ensured that the excess amount of energy is completely reduced and the electric machine a maximum possible Braking assistance for the vehicle applies, for example, when the capacity of an energy storage is reduced.
  • the instantaneous cooling requirement of powertrains and consumers may determine the instantaneous power of a variable-power electrical coolant pump.
  • the electrical consumers currently actuated according to the driving state of the vehicle and / or the driver's request do not include the electrical consumers put into operation in accordance with the method according to the invention.
  • energy also means an amount of energy per unit of time in the sense of a service, ie the terms energy amount and useful energy also mean corresponding services such as an amount of power and a net output
  • the amount of energy is determined from the difference between the regenerated energy of the at least one electric machine and the current required by the driving state of the vehicle and / or the driver's request electrical consumers needed and / or recorded by one or more energy storage useful energy.
  • the determination of the difference amount of the energy generated by the electric machine in regenerative operation and the energy used by the electrical consumers or one or more energy stores allows a precise strategy, which further consumers or drive units put into operation and / or which consumers or drive units must be moved in its operating point to consume the difference calculated.
  • the useful energy corresponds to the energy that is currently available according to the driving state of the vehicle and / or the driver. wished actuated electrical consumers is required at the best possible efficiencies and / or the energy storage or the maximum can be accommodated.
  • the driving state of the vehicle or the driver's request determines which electrical consumers are actuated and with what power they are required. For example, this is done by the driver turning on an indoor fan and specifying one of several fan levels.
  • the useful energy is determined by the operation in operating points with the best possible degrees of efficiency is based on the operated according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's request electrical consumers. This results in a basis or a defined starting point for the inventive shift of the operating points. This allows a precise strategy, as well as the consideration of the maximum of the energy storage recordable energy.
  • Potential consumers may include an air conditioning compressor, an interior electric heater, an electric heater for controlling the temperature of an aggregate, an electric cooling water heater, a window heater, a ventilation, a radiator fan, pumps, power steering, lighting, radio, controllers, a fuel cell compressor, and so on.
  • Useful energy can not be utilized, several consumers and / or drive units of the vehicle brought one after the other at different times in a changed operating point. This ensures that more electrical energy is converted into heat or heat energy, which is delivered to the environment of the motor vehicle.
  • An increased power can e.g. be achieved by an increase in the speed of a fan or a pump, a lower efficiency is obtained in an electric machine, e.g. by influencing the magnetization.
  • the additionally commissioned and / or shifted in the operating point, electrical consumers and / or drive units of the vehicle are monitored by a cooling system, which increases the power loss of the additionally commissioned and / or shifted at the operating point at least one electrical load and / or the at least one drive unit provides an increased cooling capacity.
  • a cooling system which increases the power loss of the additionally commissioned and / or shifted at the operating point at least one electrical load and / or the at least one drive unit provides an increased cooling capacity.
  • At least one energy store is charged only incompletely in order to absorb the energy generated during the braking process of the vehicle by the electrical machine operating in generator mode. This ensures that during a braking operation of the vehicle at least one energy storage device is capable of receiving the energy provided by the electric machine.
  • the starting state of charge of the at least one energy store is determined, for example, on the basis of the energy amount incurred during the preceding journeys, which is used as user energy. gie can not be utilized and / or on the basis of route data, such as a navigation device adapted
  • the amount of energy that is generated in the braking operation of the vehicle by the at least one electric machine is not required by the currently operated according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's request electrical consumers, estimated when the at least one Energy storage and the actuated electrical consumers of the electric machine in the
  • Brake operation generated electrical energy still absorb when the absorption capacity of the at least one energy storage device falls below a predetermined threshold. Such an allowance allows a quick response to changes in braking power and protection of the energy storage by an overload of the energy storage and thus overheating of the same is avoided.
  • connection of the number of additional electrical loads or the additional drive units and / or the shift of the operating points of the number of electrical loads or the drive units takes place in dependence on the capacity of the at least one energy storage and / or the energy amount.
  • a further development of the invention relates to a device for operating a vehicle, which comprises at least one electric machine, wherein the electric machine is operated as a generator during a braking operation of the vehicle and the energy provided by the electric machine during generator operation as useful energy for the supply electrical
  • means are provided which an amount of energy generated in the braking operation of the vehicle by the at least one electric machine, but of the according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's request operated electrical consumers is not required as useful energy, by commissioning at least one additional electrical load of the vehicle and / or at least one additional drive unit of the vehicle and / or by shifting the operating point of at least one electrical consumer and / or at least one drive unit of the vehicle to heat and dissipate to the environment. This ensures that the excess amount of energy is completely dissipated and the electric machine applies maximum possible brake assistance to the service brake system of the motor vehicle, e.g. if the absorption capacity of the at least one energy storage is limited.
  • the vehicle has a first electric machine as a drive unit, an energy store and a combination of an internal combustion engine and a second electric machine, wherein in the braking mode of the vehicle, the second electric machine is driven by the first electric motor and drags the internal combustion engine. Since the internal combustion engine is not ignited, but only rotates mechanically, the energy provided by the first electric machine during the braking process of the motor vehicle is converted into heat by the mechanical movement of the internal combustion engine and thus degraded.
  • a speed of the second electric machine varying control device is connected to the first electrical machine.
  • the change in the rotational speed of the second electric machine influences the rotational movement of the internal combustion engine and thus the amount of energy that is released as heat to the environment.
  • FIG. 1 schematic diagram of a hybrid vehicle with a range
  • the vehicle 1 shows a hybrid vehicle 1 with a serial drive with a first electric machine 2, which is connected to a serving as an energy storage battery 3 and a second electric machine 4.
  • the first electric machine 2 is connected via a differential gear 5 via drive shafts 6 to the drive wheels 7, 8 of the vehicle 1.
  • the second electric machine 4 is coupled to an internal combustion engine 9.
  • Such a combination of internal combustion engine 9 and second electric machine 4 is referred to as a range extender.
  • the internal combustion engine 9 drives the second electric machine 4, whose energy is used by the first electric machine 2 to drive the vehicle when the energy of the battery 3 is insufficient.
  • the second electric machine 4 can charge the battery 3 during generator operation, while the first electric machine 2 drives the drive wheels 7, 8 of the vehicle 1 via the differential gear 5.
  • first 2 and the second electric machine 4 are connected to a control unit 10, which controls the two electric machines 2, 4, the engine 9 and the battery 3.
  • the internal combustion engine 9 is switched off.
  • the energy required to drive the vehicle 1 is supplied by the battery 3 to the first electric machine 2.
  • the first electric machine 2 is operated as a generator, that is to say that the mechanical energy of the wheels 7, 8 is converted by the first electric machine 2 into electrical energy.
  • the electrical energy thus generated is absorbed by the battery 3.
  • the state of charge of the battery 3 increases, whereby the energy absorption capacity of the battery 3 is reduced.
  • the power consumption capacity of the battery 3 is also reduced.
  • the operating point of the range extender 4 9 is influenced by the control unit 10.
  • the second electric machine 4 is put into operation and operated by a motor. That is, the second electric machine 4 receives the electric power supplied from the first electric machine 2. Since the second electric machine 4 is fixedly coupled to the engine 9, the engine 9 is towed by the second electric machine 4, which means that the engine 9 rotates mechanically, but no fuel injection is initiated. This has the consequence that no ignition takes place in the internal combustion engine 9 and thus an independent movement of the internal combustion engine 9 is prevented.
  • the towing power of the internal combustion engine 9 and thus the electrical energy absorbed by the second electric machine 4 is varied as needed, so that always a maximum braking power by the first electric machine 2 is guaranteed.
  • the towing power of the internal combustion engine 9 can also be changed by influencing by a throttle valve. If required, an additional throttle valve, not shown, is used as an engine brake in the exhaust line of the internal combustion engine 9 in order to increase the towing power and the electrical energy absorbed by the second electric machine 4. By doing so, the first electric machine 2 generates braking power even if the battery 3 can not absorb energy or power.
  • the deterioration of the efficiency of an electrical component occurs when the absorption capacity of the battery 3 falls below a predetermined threshold. For example, this is done by the first electric machine 2 is brought by influencing the magnetization at a constant torque in a low-efficiency operating point and the mechanical energy of the wheels 7, 8 are largely converted into heat and dissipated to the environment.
  • the power of an electrical component is increased when the absorption capacity of the battery 3 falls below a predetermined threshold, e.g.
  • a predetermined threshold e.g.
  • an air conditioning compressor, a heat pump or a compressor for compressed air supply e.g. for a fuel cell system, can be operated at increased power.
  • the additional power is not used, but stored or converted into heat and discharged, for example via a radiator or a throttle point to the environment.
  • a braking action by the drive train can not or only partially be generated, a warning message is sent to the driver.
  • Another application for the solution according to the invention is when starting on a hill or a slope.
  • the approach to the mountain is carried out by a forward, ie uphill driving positive (positive) torque of the first electric machine 2 on the drive wheels 7, 8.
  • a forward movement, ie uphill there is a positive speed of the first electric Machine 2, connected to a motorized operation.
  • the vehicle 1 can roll backwards, ie downhill, during the starting process, connected to a negative rotational speed of the first electric machine.
  • positive torque and negative speed of the first electric machine 2 results in a regenerative operation, wherein the first electric machine 2 provides electrical energy. If this electrical energy can not be dissipated, the positive torque collapses and the vehicle 1 continues to accelerate backwards, ie downhill. A start in the forward direction is then no longer possible. This misconduct is reliably prevented by the method according to the invention.
  • Corresponding conditions arise in a desired by the driver, eg by a selector lever position "R" backwards, ie
  • the inventive solution can also be used in vehicles with hydraulic or pneumatic drive units, consumers and energy storage.

Abstract

The invention relates to a method for operating a vehicle (1) which comprises at least one electric machine (2), wherein the electric machine (2) is operated as a generator during a braking operation of the vehicle (1), and the power supplied by the electric machine (2) when operating as a generator is used as useful energy for supplying electrical loads in the vehicle (1). In order to ensure a decelerating or braking action of the electric machine (2), relieve the stress on the service brake system of the vehicle (1) and prevent a drop in performance of the service brake system, an amount of energy which is generated during braking of the vehicle (1) by the at least one electric machine (2), but is not required as useful energy by the electrical loads actuated at that moment according to the driving state of the vehicle (1) and/or the driver's input, is converted into heat and discharged to the surroundings by starting up at least one additional electrical load of the vehicle (1) and/or at least one additional drive assembly (4, 9) of the vehicle (1) and/or by shifting the operating point of at least one electrical load and/or at least one drive assembly (4, 9) of the vehicle (1).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeuges, welches mindestens eine elektrische Maschine umfasst  Method and device for operating a vehicle, which comprises at least one electric machine
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, welches mindestens eine elektrische Maschine umfasst, wobei die elektrische Maschine bei einem Bremsvorgang des Fahrzeuges als Generator betrieben wird und im generatorischen Betrieb durch die elektrische Maschine bereitgestellte Energie zumindest teilweise als Nutzenergie zur Versorgung elektrischer Verbrauchern im Fahrzeug genutzt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for operating a vehicle, which comprises at least one electric machine, wherein the electric machine is operated as a generator during a braking operation of the vehicle and at least partially as useful energy for supplying electrical consumers in the vehicle during regenerative operation by the electric machine is used and a device for carrying out the method.
Elektro-, Hydraulik- oder Hybridfahrzeuge weisen meist ein oder mehrere Antriebsaggregate, wie Elektro- oder Hydraulikmotoren auf, die mit mindestens einem Antriebsrad mechanisch verbunden sind, wobei diese Antriebsaggregate von einem Energiespeicher mit Energie versorgt werden. Bei einer Verzögerung oder Bremsung des Fahrzeuges wird dabei Bremsenergie zurückgewonnen. Dies erfolgt, in dem das Antriebaggregat generatorisch betrieben wird und die Bremsenergie in den Energiespeicher eingelagert wird. Bei längeren Gefällstrecken wird die Bremswirkung des Antriebsaggregates genutzt, um die Betriebsbremsanlage des Kraftfahrzeuges zu entlasten und einen Leistungsabfall der Betriebsbremsanlage, z.B. infolge einer Überhitzung von Bremsscheiben und Reibbelägen usw. zu vermeiden. Electric, hydraulic or hybrid vehicles usually have one or more drive units, such as electric or hydraulic motors, which are mechanically connected to at least one drive wheel, said drive units are powered by an energy storage with energy. In a deceleration or braking of the vehicle while braking energy is recovered. This is done in which the drive unit is operated as a generator and the braking energy is stored in the energy storage. For longer descents, the braking effect of the drive unit is used to relieve the service brake system of the motor vehicle and a power loss of the service brake system, e.g. due to overheating of brake discs and friction linings etc. to avoid.
Die Einlagerung der zurückgewonnenen Bremsenergie in den Energiespeicher ist durch die Aufnahmekapazität des Energiespeichers begrenzt. Begibt sich z.B. ein Fahrer eines Elektrofahrzeuges mit einem nahezu vollständig aufgeladenen Energiespeicher auf eine längere Gefällstrecke kann die elektrische Maschine nicht oder nur in geringem Maße eine Bremswirkung erzeugen, da der aufgeladene Energiespeicher die elektrische Energie, welche die elektrische Maschine während der Fahrt im generatorischen Betrieb erzeugt, nicht aufnehmen kann. Die Bremsleistung muss in diesem Fall größtenteils von der Betriebsbremsanla- ge erzeugt werden. Es besteht somit die Gefahr einer Überhitzung der Betriebsbremsanlage, verbunden mit einer hohen Gefährdung der Fahrzeuginsassen und der Fahrzeugumwelt. The storage of the recovered braking energy in the energy storage is limited by the absorption capacity of the energy storage. If, for example, a driver of an electric vehicle embarks on an almost completely charged energy store, the electric machine can go on a longer decline not or only to a limited extent generate a braking effect, since the charged energy storage can not absorb the electrical energy generated by the electric machine while driving in generator mode. The braking power in this case must be largely generated by the service brake system. There is thus the risk of overheating of the service brake system, associated with a high risk to the vehicle occupants and the vehicle environment.
Aus der DE 41 42 863 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Elektromotor -Antrieb und einer Nutzbremsung bekannt, bei welchem während eines Bremsvorganges desFrom DE 41 42 863 A1 discloses a vehicle with an electric motor drive and a regenerative braking is known in which during a braking operation of
Fahrzeuges elektrische Energie aus den als Generatoren arbeitenden Elektromotoren abgenommen wird und als Nutzenergie den Nebenaggregaten des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt wird. Die Nebenaggregate können dabei die zur Verfügung gestellte Nutzenergie nur dann verbrauchen, wenn das Zuschalten der Nebenaggregate vom Fahrer oder den Fahrzeuginsassen gewünscht wird oder der Fahrzeugzustand dieses erfordert. Vehicle electrical energy is removed from the working as generators electric motors and is provided as useful energy the ancillaries of the vehicle. The ancillaries can consume the useful energy provided only if the connection of the ancillaries by the driver or the vehicle occupant is desired or requires the vehicle state this.
Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges mit denDISCLOSURE OF THE INVENTION The inventive method for operating a vehicle with the
Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, das eine Verzögerungs- bzw. Bremswirkung der elektrischen Maschine jederzeit sichergestellt werden kann, um die Betriebsbremsanlage des Fahrzeuges zu entlasten und einen Leistungsabfall der Betriebsbremsanlage, verbunden mit sicherheitskritischen Situationen, zu vermeiden. Dadurch, dass ein Energiebetrag, welcher im Bremsbetrieb desFeatures of claim 1 has the advantage that a deceleration or braking effect of the electric machine can be ensured at any time to relieve the service brake system of the vehicle and to avoid a performance degradation of the service brake system, associated with safety-critical situations. Due to the fact that an amount of energy which, in the braking operation of the
Fahrzeuges von der mindestens einen elektrischen Maschine erzeugt wird, aber von den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern nicht als Nutzenergie benötigt wird, durch Inbetriebnahme mindestens eines zusätzlichen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges und/oder mindestens eines zusätzlichen Antriebsaggregates des Fahrzeuges und/oder durch Verschiebung des Betriebspunktes mindestens eines elektrischen Verbrauchers und/oder mindestens eines Antriebsaggregates des Fahrzeuges in Wärme umgewandelt und an die Umgebung abgeführt wird, wird sicher gestellt, dass der überschüssige Energiebetrag voll- ständig abgebaut wird und die elektrische Maschine eine maximal mögliche Bremsunterstützung für das Fahrzeug aufbringt, zum Beispiel wenn die Aufnahmekapazität eines Energiespeichers reduziert ist. Vehicle is generated by the at least one electric machine, but is not required by the currently operated according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's electrical consumers as useful energy, by commissioning at least one additional electrical load of the vehicle and / or at least one additional drive unit of the Vehicle and / or converted by shifting the operating point of at least one electrical load and / or at least one drive unit of the vehicle into heat and dissipated to the environment, it is ensured that the excess amount of energy is completely reduced and the electric machine a maximum possible Braking assistance for the vehicle applies, for example, when the capacity of an energy storage is reduced.
Unter den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern werden nur diejenigen Verbraucher verstanden, welche abhängig vom momentanen Fahrzustand des Fahrzeuges bzw. des Fahrerwunsches erforderlich sind. Der Fahrzustand und/oder der Fahrerwunsch bestimmen auch, mit welcher Leistung diese Among the currently operated according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's request electrical consumers only those consumers are understood, which are required depending on the current driving condition of the vehicle or the driver's request. The driving condition and / or the driver's request also determine what performance these
Verbraucher betrieben werden. Zum Beispiel kann der momentane Kühlbedarf von Antriebsaggregaten und Verbrauchern die momentane Leistung einer in der Leistung variierbaren elektrischen Kühlmittelpumpe bestimmen. Zu den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern gehören nicht die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in Betrieb genommenen elektrischen Verbraucher. Consumers are operated. For example, the instantaneous cooling requirement of powertrains and consumers may determine the instantaneous power of a variable-power electrical coolant pump. The electrical consumers currently actuated according to the driving state of the vehicle and / or the driver's request do not include the electrical consumers put into operation in accordance with the method according to the invention.
Unter der Bezeichnung„Energie" wird in den vorliegenden Ausführungen auch eine Energiemenge pro Zeiteinheit im Sinne einer Leistung verstanden. D.h. mit den Bezeichnungen Energiebetrag und Nutzenergie sind auch entsprechende Leistungen wie ein Leistungsbetrag und eine Nutzleistung gemeint In the present discussion, the term "energy" also means an amount of energy per unit of time in the sense of a service, ie the terms energy amount and useful energy also mean corresponding services such as an amount of power and a net output
Vorteilhafterweise wird der Energiebetrag aus der Differenz zwischen der generatorisch erzeugten Energie der mindestens einen elektrischen Maschine und der momentan von den entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern benötigten und/oder von einem oder mehreren Energiespeichern aufgenommenen Nutzenergie bestimmt. Die Bestimmung des Differenzbetrages der von der elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb erzeugten Energie und der von den elektrischen Verbrauchern genutzten bzw. einem oder mehreren Energiespeichern aufge- nommenen Energie ermöglicht eine genaue Strategie, welche weiteren Verbraucher bzw. Antriebsaggregate in Betrieb genommen und/oder welche Verbraucher bzw. Antriebsaggregate in ihrem Betriebspunkt verschoben werden müssen, um den ermittelten Differenzbetrag zu verbrauchen. Advantageously, the amount of energy is determined from the difference between the regenerated energy of the at least one electric machine and the current required by the driving state of the vehicle and / or the driver's request electrical consumers needed and / or recorded by one or more energy storage useful energy. The determination of the difference amount of the energy generated by the electric machine in regenerative operation and the energy used by the electrical consumers or one or more energy stores allows a precise strategy, which further consumers or drive units put into operation and / or which consumers or drive units must be moved in its operating point to consume the difference calculated.
In einer Ausgestaltung entspricht die Nutzenergie der Energie, die von den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrer- wünsch betätigten elektrischen Verbrauchern bei bestmöglichen Wirkungsgraden benötigt wird und/oder dem oder den Energiespeichern maximal aufgenommen werden kann. Dabei bestimmt der Fahrzustand des Fahrzeuges bzw. der Fahrerwunsch, welche elektrischen Verbraucher betätigt werden und mit welcher Leistung diese erforderlich sind. Beispielsweise erfolgt dies dadurch, dass der Fahrer einen Innenraumlüfter einschaltet und eine von mehreren Lüfterstufen vorgibt. Die Nutzenergie wird bestimmt, indem für die entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbraucher der Betrieb in Betriebspunkten mit bestmöglichen Wrkungsgraden zugrunde gelegt wird. Damit ergibt sich eine Basis bzw. ein definierter Ausgangspunkt für die erfindungsgemäße Verschiebung der Betriebspunkte. Dies ermöglicht eine genaue Strategie, ebenso wie die Betrachtung der von den Energiespeichern maximal aufnehmbaren Energie. In one embodiment, the useful energy corresponds to the energy that is currently available according to the driving state of the vehicle and / or the driver. wished actuated electrical consumers is required at the best possible efficiencies and / or the energy storage or the maximum can be accommodated. In this case, the driving state of the vehicle or the driver's request determines which electrical consumers are actuated and with what power they are required. For example, this is done by the driver turning on an indoor fan and specifying one of several fan levels. The useful energy is determined by the operation in operating points with the best possible degrees of efficiency is based on the operated according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's request electrical consumers. This results in a basis or a defined starting point for the inventive shift of the operating points. This allows a precise strategy, as well as the consideration of the maximum of the energy storage recordable energy.
Zu den möglichen Verbrauchern können ein Klimakompressor, eine elektrische Innenraumheizung, eine elektrische Heizung zur Temperierung von Aggregaten ein elektrischer Kühlwasserzuheizer, eine Scheibenheizung, eine Lüftung, ein Kühlerlüfter, Pumpen, Lenkunterstützung, Beleuchtung, Radio, Steuergeräte, ein Kompressor für Brennstoffzellen usw. gehören. Potential consumers may include an air conditioning compressor, an interior electric heater, an electric heater for controlling the temperature of an aggregate, an electric cooling water heater, a window heater, a ventilation, a radiator fan, pumps, power steering, lighting, radio, controllers, a fuel cell compressor, and so on.
In einer Weiterbildung werden bei einer Zunahme des Energiebetrages, welcher als Nutzenergie nicht verwertet werden kann, mehrere zusätzliche elektrische Verbraucher und/oder das mindestens eine zusätzliche Antriebsaggregat nacheinander zu unterschiedlichen Zeitpunkten in Betrieb genommen. Durch die stufenweise Zuschaltung der zusätzlichen Verbraucher lässt sich der Verbrauch des Differenzbetrages gut einstellen, wodurch nur so viele Verbraucher in Betrieb genommen werden, wie zur Vernichtung der überschüssigen Energie benötigt werden. In einer Variante werden bei einer Zunahme des Energiebetrages, welcher alsIn a further development, with an increase in the amount of energy which can not be utilized as useful energy, a plurality of additional electrical consumers and / or the at least one additional drive unit are put into operation successively at different times. By gradually switching on the additional consumers, the consumption of the difference can be adjusted well, so that only as many consumers are put into operation as are needed to destroy the excess energy. In a variant, with an increase in the amount of energy, which as
Nutzenergie nicht verwertet werden kann, mehrere Verbraucher und/oder Antriebsaggregate des Fahrzeuges nacheinander zu unterschiedlichen Zeitpunkten in einen geänderten Betriebspunkt gebracht. Damit wird sichergestellt, dass vermehrt elektrische Energie in Wärme bzw. Wärme-Energie umsetzt wird, welche an die Umgebung des Kraftfahrzeuges abgegeben wird. Bei einer elektrischenUseful energy can not be utilized, several consumers and / or drive units of the vehicle brought one after the other at different times in a changed operating point. This ensures that more electrical energy is converted into heat or heat energy, which is delivered to the environment of the motor vehicle. In an electrical
Maschine erfolgt dies beispielsweise durch eine Beeinflussung der Magnetisie- rung der elektrischen Maschine, der Wahl einer geeigneten Drehzahl der elektrischen Maschine durch Veränderung einer Übersetzung oder indem ein Einsatz als Wirbelstrombremse erfolgt. Vorteilhafterweise ist der geänderte Betriebspunkt des mindestens einenMachine, this is done, for example, by influencing the magnetization tion of the electric machine, the choice of a suitable speed of the electric machine by changing a ratio or by using an eddy current brake. Advantageously, the changed operating point of the at least one
Verbrauchers und/oder Antriebsaggregates des Fahrzeuges durch eine erhöhte Leistung und/oder einen geringen Wrkungsgrad gekennzeichnet. Eine erhöhte Leistung kann z.B. durch eine Drehzahlerhöhung eines Lüfters oder einer Pumpe erreicht werden, ein geringerer Wirkungsgrad ergibt sich bei einer elektrischen Maschine z.B. durch Beeinflussung der Magnetisierung. Consumer and / or drive units of the vehicle characterized by an increased performance and / or a low Wrkungsgrad. An increased power can e.g. be achieved by an increase in the speed of a fan or a pump, a lower efficiency is obtained in an electric machine, e.g. by influencing the magnetization.
In einer anderen Ausführungsform werden die zusätzlich in Betrieb genommenen und/oder im Betriebpunkt verschobenen, elektrischen Verbraucher und/oder Antriebsaggregate des Fahrzeuges von einem Kühlsystem überwacht, welches bei Erhöhung der Verlustleistung des zusätzlich in Betrieb genommenen und/oder im Betriebspunkt verschobenen mindestens einen elektrischen Verbrauchers und/oder des mindestens einen Antriebsaggregates eine erhöhte Kühlleistung zur Verfügung stellt. Dadurch wird der Bildung von Wärme durch die elektrischen Verbraucher und der Antriebsaggregate entgegengewirkt, so dass eine Überhitzung sowie eine Beeinflussung der Fahrzeuginsassen durch die zusätzlich freigesetzte Wärme unterbunden werden. In another embodiment, the additionally commissioned and / or shifted in the operating point, electrical consumers and / or drive units of the vehicle are monitored by a cooling system, which increases the power loss of the additionally commissioned and / or shifted at the operating point at least one electrical load and / or the at least one drive unit provides an increased cooling capacity. As a result, the formation of heat by the electrical consumers and the drive units is counteracted, so that overheating and influencing the vehicle occupants are prevented by the additional heat released.
In einer Weiterbildung wird zur Aufnahme der während des Bremsvorganges der Fahrzeuges durch die im generatorischen Betrieb arbeitende elektrische Maschi- ne erzeugten Energie, mindestens ein Energiespeicher in einem Ladevorgang nur unvollständig aufgeladen. Dadurch wird sichergestellt, dass während eines Bremsvorganges des Fahrzeuges mindestens ein Energiespeicher zur Aufnahme für die von der elektrischen Maschine bereitgestellte Energie in der Lage ist. In einer weiteren Variante wird ein Start-Ladezustand des mindestens einenIn a further development, at least one energy store is charged only incompletely in order to absorb the energy generated during the braking process of the vehicle by the electrical machine operating in generator mode. This ensures that during a braking operation of the vehicle at least one energy storage device is capable of receiving the energy provided by the electric machine. In a further variant, a starting state of charge of the at least one
Energiespeichers über mehrere Fahrten des Kraftfahrzeuges angepasst, wobei der Start-Ladezustand des Energiespeichers kontinuierlich abgesenkt wird. Diese Möglichkeit ist insbesondere immer dann von Vorteil, wenn eine täglich wiederkehrende Fahrt mit einer langen Gefällstrecke beginnt. Der Start-Ladezustand des mindestens einen Energiespeichers wird z.B. auf Basis des während den vorhergehenden Fahrten entstandenen Energiebetrages, welcher als Nutzener- gie nicht verwertet werden kann und/oder auf Basis von Streckendaten, z.B. eines Navigationsgerätes, angepasst Energy storage adapted over several trips of the motor vehicle, wherein the starting state of charge of the energy storage is lowered continuously. This option is particularly advantageous whenever a daily recurring trip begins with a long downhill. The starting state of charge of the at least one energy store is determined, for example, on the basis of the energy amount incurred during the preceding journeys, which is used as user energy. gie can not be utilized and / or on the basis of route data, such as a navigation device adapted
In einer Ausgestaltung wird der Energiebetrag, welcher im Bremsbetrieb des Fahrzeuges von der mindestens einen elektrischen Maschine erzeugt wird, aber von den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern nicht als Nutzenergie benötigt wird, abgeschätzt, wenn der mindestens eine Energiespeicher und die betätigten elektrischen Verbraucher die von der elektrischen Maschine im In one embodiment, the amount of energy that is generated in the braking operation of the vehicle by the at least one electric machine, but is not required by the currently operated according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's request electrical consumers, estimated when the at least one Energy storage and the actuated electrical consumers of the electric machine in the
Bremsbetrieb erzeugte elektrische Energie noch aufnehmen, wenn die Aufnahmekapazität des mindestens einen Energiespeichers eine vorgegebene Schwelle unterschreitet. Ein solcher Vorhalt erlaubt eine schnelle Reaktion auf Änderungen in der Bremsleistung und eine Schonung des Energiespeichers, indem eine Überlastung des Energiespeichers und somit eine Überhitzung desselben vermieden wird. Brake operation generated electrical energy still absorb when the absorption capacity of the at least one energy storage device falls below a predetermined threshold. Such an allowance allows a quick response to changes in braking power and protection of the energy storage by an overload of the energy storage and thus overheating of the same is avoided.
Vorteilhafterweise erfolgt die Zuschaltung der Anzahl der zusätzlichen elektrischen Verbraucher bzw. der zusätzlichen Antriebsaggregate und/oder die Verschiebung der Betriebpunkte der Anzahl der elektrischen Verbraucher bzw. der Antriebsaggregate in Abhängigkeit von der Aufnahmekapazität des mindestens einen Energiespeichers und/oder des Energiebetrags. Dadurch lässt sich flexibel auf die sich ändernde Aufnahmekapazität des mindestens einen Energiespeichers reagieren. Je mehr die Aufnahmekapazität des mindestens einen Energiespeichers abnimmt, umso mehr erhöht sich die Anzahl der zusätzlich zugeschalteten Verbraucher oder Antriebsaggregate. Advantageously, the connection of the number of additional electrical loads or the additional drive units and / or the shift of the operating points of the number of electrical loads or the drive units takes place in dependence on the capacity of the at least one energy storage and / or the energy amount. As a result, it is possible to react flexibly to the changing absorption capacity of the at least one energy store. The more the absorption capacity of the at least one energy store decreases, the more the number of additionally connected consumers or drive units increases.
Durch die Beeinflussung der zusätzlichen elektrischen Verbraucher und/oder zusätzlichen Antriebsaggregate wird eine Mindest-Bremswirkung der elektrischen Maschine sichergestellt. Bei einem Ausbleiben einer Erzeugung einer Mindestenergie durch die generatorisch betriebene elektrische Maschine im Bremsbetrieb des Fahrzeuges wird eine Warnmeldung an den Fahrer ausgegeben. Dabei wird von einem Defekt oder einer Abregelung der elektrischen Maschine, eines Energiespeichers, von Verbrauchern oder Antriebsaggregaten oder einer Steuerung ausgegangen. Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeuges, welches mindestens eine elektrische Maschine umfasst, wobei die elektrische Maschine bei einem Bremsvorgang des Fahrzeuges als Generator betrieben wird und die im generatorischen Betrieb durch die elektrische Ma- schine bereitgestellte Energie als Nutzenergie zur Versorgung elektrischerBy influencing the additional electrical consumers and / or additional drive units, a minimum braking effect of the electric machine is ensured. If there is no generation of a minimum energy by the generator-operated electric machine during braking operation of the vehicle, a warning message is output to the driver. It is assumed that a defect or a reduction of the electrical machine, an energy storage, consumers or drive units or a controller. A further development of the invention relates to a device for operating a vehicle, which comprises at least one electric machine, wherein the electric machine is operated as a generator during a braking operation of the vehicle and the energy provided by the electric machine during generator operation as useful energy for the supply electrical
Verbraucher im Fahrzeug genutzt wird. Um eine Verzögerungs- bzw. Bremswirkung der elektrischen Maschine sicherzustellen, um die Betriebsbremsanlage des Fahrzeuges zu entlasten und einen Leistungsabfall der Betriebsbremsanlage zu verhindern, sind Mittel vorhanden, welche einen Energiebetrag, der im Bremsbetrieb des Fahrzeuges von der mindestens einen elektrischen Maschine erzeugt wird, aber von den entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern nicht als Nutzenergie benötigt wird, durch Inbetriebnahme mindestens eines zusätzlichen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges und/oder mindestens eines zusätzli- chen Antriebsaggregates des Fahrzeuges und/oder durch Verschiebung des Betriebspunktes mindestens eines elektrischen Verbrauchers und/oder mindestens eines Antriebsaggregates des Fahrzeuges in Wärme umwandeln und an die Umgebung abführen. Damit wird sicher gestellt, dass der überschüssige Energiebetrag vollständig abgebaut wird und die elektrische Maschine eine maximal mögliche Bremsunterstützung für die Betriebsbremsanlage des Kraftfahrzeuges aufbringt, z.B. wenn die Aufnahmekapazität des mindestens einen Energiespeichers begrenzt ist. Consumer is used in the vehicle. In order to ensure a deceleration or braking effect of the electric machine in order to relieve the service brake system of the vehicle and to prevent a drop in performance of the service brake system, means are provided which an amount of energy generated in the braking operation of the vehicle by the at least one electric machine, but of the according to the driving condition of the vehicle and / or the driver's request operated electrical consumers is not required as useful energy, by commissioning at least one additional electrical load of the vehicle and / or at least one additional drive unit of the vehicle and / or by shifting the operating point of at least one electrical consumer and / or at least one drive unit of the vehicle to heat and dissipate to the environment. This ensures that the excess amount of energy is completely dissipated and the electric machine applies maximum possible brake assistance to the service brake system of the motor vehicle, e.g. if the absorption capacity of the at least one energy storage is limited.
Vorteilhafterweise weist das Fahrzeug eine erste elektrische Maschine als Antriebsaggregat, einen Energiespeicher sowie eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einer zweiten elektrischen Maschine auf, wobei im Bremsbetrieb des Fahrzeuges die zweite elektrische Maschine motorisch von der ersten elektrischen Maschine angetrieben wird und den Verbrennungsmotor schleppt. Da der Verbrennungsmotor nicht gezündet wird, sondern sich nur mechanisch mitdreht, wird die während des Bremsvorganges des Kraftfahrzeuges durch die erste elektrische Maschine bereitgestellte Energie durch die mechanische Bewegung des Verbrennungsmotors in Wärme umgewandelt und somit abgebaut. Advantageously, the vehicle has a first electric machine as a drive unit, an energy store and a combination of an internal combustion engine and a second electric machine, wherein in the braking mode of the vehicle, the second electric machine is driven by the first electric motor and drags the internal combustion engine. Since the internal combustion engine is not ignited, but only rotates mechanically, the energy provided by the first electric machine during the braking process of the motor vehicle is converted into heat by the mechanical movement of the internal combustion engine and thus degraded.
In einer Ausgestaltung ist eine, eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine variierende Steuereinrichtung mit der ersten elektrischen Maschine verbunden. Durch die Veränderung der Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine wird die Drehbewegung des Verbrennungsmotors und somit die Energiemenge beein- flusst, welche als Wärme an die Umgebung abgegeben wird. In one embodiment, a, a speed of the second electric machine varying control device is connected to the first electrical machine. The change in the rotational speed of the second electric machine influences the rotational movement of the internal combustion engine and thus the amount of energy that is released as heat to the environment.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden: The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing:
Es zeigt: It shows:
Figur 1 : Prinzipdarstellung eines Hybridfahrzeugs mit einem Range-FIG. 1: schematic diagram of a hybrid vehicle with a range
Extender Extender
In Figur 1 ist ein Hybridfahrzeug 1 mit einem seriellen Antrieb mit einer ersten elektrischen Maschine 2 dargestellt, welche mit einer als Energiespeicher dienenden Batterie 3 und einer zweiten elektrischen Maschine 4 verbunden ist. Die erste elektrische Maschine 2 ist über ein Differentialgetriebe 5 über Antriebswellen 6 mit den Antriebsrädern 7, 8 des Fahrzeuges 1 verbunden. Die zweite elektrische Maschine 4 ist an einen Verbrennungsmotor 9 gekuppelt. Eine solche Kombination aus Verbrennungsmotor 9 und zweiter elektrischer Maschine 4 wird als Range-Extender bezeichnet. Im Normalbetrieb treibt der Verbrennungsmotor 9 die zweite elektrische Maschine 4 an, deren Energie von der ersten elektrischen Maschine 2 genutzt wird, um das Fahrzeug anzutreiben, wenn die Energie der Batterie 3 nicht ausreicht. Die zweite elektrische Maschine 4 kann im generatorischen Betrieb die Batterie 3 aufladen, während die erste elektrische Maschine 2 über das Differentialgetriebe 5 die Antriebsräder 7, 8 des Fahrzeuges 1 antreibt. 1 shows a hybrid vehicle 1 with a serial drive with a first electric machine 2, which is connected to a serving as an energy storage battery 3 and a second electric machine 4. The first electric machine 2 is connected via a differential gear 5 via drive shafts 6 to the drive wheels 7, 8 of the vehicle 1. The second electric machine 4 is coupled to an internal combustion engine 9. Such a combination of internal combustion engine 9 and second electric machine 4 is referred to as a range extender. In normal operation, the internal combustion engine 9 drives the second electric machine 4, whose energy is used by the first electric machine 2 to drive the vehicle when the energy of the battery 3 is insufficient. The second electric machine 4 can charge the battery 3 during generator operation, while the first electric machine 2 drives the drive wheels 7, 8 of the vehicle 1 via the differential gear 5.
Weiterhin sind die erste 2 und die zweite elektrische Maschine 4 mit einem Steuergerät 10 verbunden, welches die beiden elektrischen Maschinen 2, 4, den Verbrennungsmotor 9 und die Batterie 3 ansteuert. Furthermore, the first 2 and the second electric machine 4 are connected to a control unit 10, which controls the two electric machines 2, 4, the engine 9 and the battery 3.
Im rein elektrischen Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges 1 ist der Verbrennungsmotor 9 abgeschaltet. Die zum Antrieb des Fahrzeuges 1 notwendige Energie wird von der Batterie 3 an die erste elektrische Maschine 2 geliefert. Zum Bremsen oder Verzögern des Hybridfahrzeuges 1 wird die erste elektrische Maschine 2 generatorisch betrieben, das heißt, dass die mechanische Energie der Räder 7, 8 von der ersten elektrischen Maschine 2 in elektrische Energie umgewandelt wird. Die so erzeugte elektrische Energie wird von der Batterie 3 aufgenommen. Dabei steigt der Ladezustand der Batterie 3 an, wodurch sich die Energie- Aufnahmekapazität der Batterie 3 reduziert. Bei hohem Ladezustand der Batterie 3 reduziert sich die Leistungs-Aufnahmekapazität der Batterie 3 ebenfalls. In the purely electric driving operation of the hybrid vehicle 1, the internal combustion engine 9 is switched off. The energy required to drive the vehicle 1 is supplied by the battery 3 to the first electric machine 2. For braking or deceleration of the hybrid vehicle 1, the first electric machine 2 is operated as a generator, that is to say that the mechanical energy of the wheels 7, 8 is converted by the first electric machine 2 into electrical energy. The electrical energy thus generated is absorbed by the battery 3. In this case, the state of charge of the battery 3 increases, whereby the energy absorption capacity of the battery 3 is reduced. At a high state of charge of the battery 3, the power consumption capacity of the battery 3 is also reduced.
Unterschreitet die Aufnahmekapazität der Batterie 3 eine vorgegebene Schwelle, was zum Beispiel bei Fahrten auf langen Gefällstrecken der Fall sein kann, so wird der Betriebspunkt des Range-Extenders 4, 9 durch das Steuergerät 10 be- einflusst. Dazu wird die zweite elektrische Maschine 4 in Betrieb genommen und motorisch betrieben. Das heißt, dass die zweite elektrische Maschine 4 die von der ersten elektrischen Maschine 2 bereitgestellte elektrische Energie aufnimmt. Da die zweite elektrische Maschine 4 fest mit dem Verbrennungsmotor 9 verkuppelt ist, wird durch die zweite elektrische Maschine 4 der Verbrennungsmotor 9 geschleppt, was bedeutet, dass sich der Verbrennungsmotor 9 mechanisch dreht, wobei aber keine Kraftstoffeinspritzung ausgelöst wird. Dies hat zur Folge, dass im Verbrennungsmotor 9 keine Zündung erfolgt und somit eine selbständige Bewegung des Verbrennungsmotors 9 verhindert wird. Durch Variation der Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 4 und/oder des Verbrennungsmotors 9 durch das Steuergerät wird die Schleppleistung des Verbrennungsmotors 9 und damit die von der zweiten elektrischen Maschine 4 aufgenommene elektrische Energie bedarfsgerecht variiert, so dass immer eine maximale Bremsleistung durch die erste elektrische Maschine 2 gewährleistet ist. Die Schleppleistung des Verbrennungsmotors 9 kann aber auch mittels Beeinflussung durch eine Drosselklappe verändert werden. Bei Bedarf wird als Motorbremse eine zusätzliche, nicht weiter dargestellte Drosselklappe in die Abgaslei- tung des Verbrennungsmotors 9 eingesetzt, um die Schleppleistung und die von der zweiten elektrischen Maschine 4 aufgenommene elektrische Energie zu er- höhen. Durch diese Vorgehensweise erzeugt die erste elektrische Maschine 2 eine Bremsleistung, auch wenn die Batterie 3 keine Energie bzw. Leistung mehr aufnehmen kann. If the absorption capacity of the battery 3 falls below a predetermined threshold, which may be the case, for example, when traveling on long declines, the operating point of the range extender 4, 9 is influenced by the control unit 10. For this purpose, the second electric machine 4 is put into operation and operated by a motor. That is, the second electric machine 4 receives the electric power supplied from the first electric machine 2. Since the second electric machine 4 is fixedly coupled to the engine 9, the engine 9 is towed by the second electric machine 4, which means that the engine 9 rotates mechanically, but no fuel injection is initiated. This has the consequence that no ignition takes place in the internal combustion engine 9 and thus an independent movement of the internal combustion engine 9 is prevented. By varying the rotational speed of the second electric machine 4 and / or the internal combustion engine 9 by the control unit, the towing power of the internal combustion engine 9 and thus the electrical energy absorbed by the second electric machine 4 is varied as needed, so that always a maximum braking power by the first electric machine 2 is guaranteed. The towing power of the internal combustion engine 9 can also be changed by influencing by a throttle valve. If required, an additional throttle valve, not shown, is used as an engine brake in the exhaust line of the internal combustion engine 9 in order to increase the towing power and the electrical energy absorbed by the second electric machine 4. By doing so, the first electric machine 2 generates braking power even if the battery 3 can not absorb energy or power.
Auch in dem Fall, in welchem eine mechanische Verbindung zwischen dem Ran- ge-Extender 4, 9 und den Antriebsrädern 7, 8 geschaltet wird, was durch eine schaltbare Kupplung erfolgen kann, bietet der beschriebene serielle Betrieb des Hybridfahrzeuges Vorteile durch die bedarfsgerechte Einstellung der von der zweiten elektrischen Maschine 4 aufgenommenen Energie. Es bestehen keine negativen Auswirkungen auf den Fahrkomfort infolge des Schaltvorganges an der schaltbaren Kupplung. Diese mechanische Verbindung kann als Rückfall- ebene genutzt werden, falls z.B. die erste oder die zweite elektrische MaschineAlso in the case in which a mechanical connection between the edge extender 4, 9 and the drive wheels 7, 8 is switched, which can be done by a switchable coupling, the described serial operation of the Hybrid vehicle benefits by the need-based adjustment of the recorded by the second electric machine 4 energy. There are no negative effects on the ride comfort as a result of the shifting process on the shiftable clutch. This mechanical connection can be used as a fallback level, if, for example, the first or the second electric machine
2, 4 ausfällt. 2, 4 fails.
Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Verschlechterung des Wirkungsgrades einer elektrischen Komponente, wenn die Aufnahmekapazität der Batterie 3 eine vor- gegebene Schwelle unterschreitet. Zum Beispiel erfolgt dies, indem die erste elektrische Maschine 2 durch Beeinflussung der Magnetisierung bei gleichbleibendem Drehmoment in einen Betriebspunkt mit geringem Wrkungsgrad gebracht wird und die mechanische Energie der Räder 7, 8 zum größeren Teil in Wärme umgewandelt und an die Umgebung abgeführt werden. Alternatively or additionally, the deterioration of the efficiency of an electrical component occurs when the absorption capacity of the battery 3 falls below a predetermined threshold. For example, this is done by the first electric machine 2 is brought by influencing the magnetization at a constant torque in a low-efficiency operating point and the mechanical energy of the wheels 7, 8 are largely converted into heat and dissipated to the environment.
Alternativ und zusätzlich wird die Leistung einer elektrischen Komponente erhöht, wenn die Aufnahmekapazität der Batterie 3 eine vorgegebene Schwelle unterschreitet, z.B. indem eine erhöhte Leistungsaufnahme eines Kühllüfters oder einer Kühlmittelpumpe durch Drehzahlerhöhung eingestellt wird, ohne dass eine verstärkte Kühlung erforderlich wäre. Auch ein Klimakompressor, eine Wärmepumpe oder ein Kompressor zur Druckluftversorgung, z.B. für ein Brennstoffzellensystem, können bei erhöhter Leistung betrieben werden. Dabei wird die zusätzliche Leistung nicht genutzt, sondern gespeichert oder in Wärme umgewandelt und beispielsweise über einen Kühler oder eine Drosselstelle an die Umge- bung abgeführt. Daneben kann die mittels eines DC/DC-Wandlers von einemAlternatively and additionally, the power of an electrical component is increased when the absorption capacity of the battery 3 falls below a predetermined threshold, e.g. By an increased power consumption of a cooling fan or a coolant pump is set by speed increase, without an increased cooling would be required. Also, an air conditioning compressor, a heat pump or a compressor for compressed air supply, e.g. for a fuel cell system, can be operated at increased power. The additional power is not used, but stored or converted into heat and discharged, for example via a radiator or a throttle point to the environment. In addition, by means of a DC / DC converter of a
Traktionsbordnetz in ein Niederspannungsbordnetz transferierte Leistung erhöht werden. Der Wirkungsgrad eines gesamten Batteriesystems wird z.B. verschlechtert, indem ein zugehöriger Kühllüfter oder eine Kühlmittelpumpe mit erhöhter Leistung betrieben werden, ohne dass eine verstärkte Kühlung der Batte- rie 3 erforderlich wäre. Traction power in a low voltage on-board network transferred power. The efficiency of an entire battery system is e.g. deteriorates by an associated cooling fan or a coolant pump to be operated with increased power, without an increased cooling of the battery 3 would be required.
Kann z.B. infolge eine Defektes oder einer Abregelung bei Über- oder Untertemperatur, z.B. der ersten elektrischen Maschine 2 oder der zweiten elektrischen Maschine 4, eine Bremswirkung durch den Antriebsstrang nicht oder nur unvoll- ständig erzeugt werden, erfolgt eine Warnmeldung an den Fahrer. Ein weiteres Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäße Lösung besteht beim Anfahren an einem Berg oder einem Gefälle. Das Anfahren am Berg erfolgt durch ein vorwärts, d.h. bergaufwärts antreibendes (positives) Drehmoment der ersten elektrischen Maschine 2 auf die Antriebsräder 7, 8. Stellt sich dabei sofort eine Fahrbewegung in Vorwärtsrichtung, d.h. bergaufwärts ein, so ergibt sich eine positive Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 2, verbunden mit einem motorischen Betrieb. Gibt der Fahrer jedoch ein betragsmäßig zu geringes positives Drehmoment für die erste elektrische Maschine 2 vor, so kann das Fahrzeug 1 beim Anfahrvorgang rückwärts, d.h. bergabwärts rollen, verbunden mit einer negativen Drehzahl der ersten elektrischen Maschine. Mit positivem Drehmoment und negativer Drehzahl der ersten elektrischen Maschine 2 ergibt sich ein generatorischer Betrieb, wobei die erste elektrische Maschine 2 elektrische Energie bereitstellt. Kann diese elektrische Energie nicht abgeführt werden, so bricht das positive Drehmoment zusammen und das Fahrzeug 1 beschleunigt weiter rückwärts, d.h. bergabwärts. Ein Anfahren in Vorwärtsrichtung ist dann nicht mehr möglich. Dieses Fehlverhalten wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlässig verhindert. Entsprechende Verhältnisse ergeben sich bei einem vom Fahrer, z.B. durch eine Wählhebelstellung„R" gewünschten rückwärts, d.h. If, for example, as a result of a defect or a reduction in the event of over or under temperature, for example the first electric machine 2 or the second electric machine 4, a braking action by the drive train can not or only partially be generated, a warning message is sent to the driver. Another application for the solution according to the invention is when starting on a hill or a slope. The approach to the mountain is carried out by a forward, ie uphill driving positive (positive) torque of the first electric machine 2 on the drive wheels 7, 8. Immediately a forward movement, ie uphill, there is a positive speed of the first electric Machine 2, connected to a motorized operation. However, if the driver prescribes an excessively low positive torque for the first electric machine 2, the vehicle 1 can roll backwards, ie downhill, during the starting process, connected to a negative rotational speed of the first electric machine. With positive torque and negative speed of the first electric machine 2 results in a regenerative operation, wherein the first electric machine 2 provides electrical energy. If this electrical energy can not be dissipated, the positive torque collapses and the vehicle 1 continues to accelerate backwards, ie downhill. A start in the forward direction is then no longer possible. This misconduct is reliably prevented by the method according to the invention. Corresponding conditions arise in a desired by the driver, eg by a selector lever position "R" backwards, ie
bergaufwärts Anfahren an einem Gefälle. uphill starting on a slope.
Auch beim Anfahrvorgang eines Hybridfahrzeuges, bei dem eine elektrische Maschine z.B. mit Hilfe eines Planetengetriebes die Funktion einer Anfahrkupplung zur Anpassung von unterschiedlichen Drehzahlen übernimmt und dabei generatorisch betrieben wird, kann die erfindungsgemäße Lösung eingesetzt werden. Also during the starting process of a hybrid vehicle, in which an electric machine e.g. With the help of a planetary gear the function of a starting clutch to adapt to different speeds takes over and is operated as a generator, the solution according to the invention can be used.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich ebenso bei Fahrzeugen mit hydraulischen oder pneumatischen Antriebsaggregaten, Verbrauchern und Energiespeichern einsetzen. The inventive solution can also be used in vehicles with hydraulic or pneumatic drive units, consumers and energy storage.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, welche mindestens eine elektrische Maschine umfasst, wobei die elektrische Maschine (2) bei einem Bremsvorgang des Fahrzeuges (1) als Generator betrieben wird und im generatorischen Betrieb durch die elektrische Maschine (2) bereitgestellte Energie als Nutzenergie zur Versorgung elektrischer Verbraucher im Fahrzeug (1) genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiebetrag, welcher im Bremsbetrieb des Fahrzeuges (1) von der mindestens einen elektrischen Maschine (2) erzeugt wird, aber von den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges (1) und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern nicht als Nutzenergie benötigt wird, durch Inbetriebnahme mindestens eines zusätzlichen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges und/oder mindestens eines zusätzlichen Antriebsaggregates (4, 9) des Fahrzeuges (1) und/oder durch Verschiebung des Betriebspunktes mindestens eines elektrischen Verbrauchers und/oder mindestens eines Antriebsaggregates (4, 9) des Fahrzeuges (1) in Wärme umgewandelt und an die Umgebung abgeführt wird. Claims 1. A method for operating a vehicle which comprises at least one electric machine, the electric machine (2) being operated as a generator during a braking operation of the vehicle (1) and energy provided as useful energy in regenerative operation by the electric machine (2) is used to supply electrical consumers in the vehicle (1), characterized in that an amount of energy which is generated in the braking operation of the vehicle (1) of the at least one electric machine (2), but of the momentary according to the driving condition of the vehicle (1 ) and / or the driver's request actuated electrical consumers is not required as useful energy, by commissioning at least one additional electrical load of the vehicle and / or at least one additional drive unit (4, 9) of the vehicle (1) and / or by shifting the operating point of at least one electrical load and / or min least one drive unit (4, 9) of the vehicle (1) is converted into heat and discharged to the environment.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Energiebetrag aus der Differenz zwischen der generatorisch erzeugten Energie der mindestens einen elektrischen Maschine (2) und der momentan von den entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges (1) und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektri- sehen Verbrauchern benötigten und/oder von einem oder mehreren Energiespeichern (3) aufgenommenen Nutzenergie bestimmt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of energy from the difference between the regenerated energy of the at least one electric machine (2) and the currently operated by the according to the driving condition of the vehicle (1) and / or the driver's wish to see electrical Consumers needed and / or from one or more energy storage (3) recorded useful energy is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzenergie der Energie entspricht, welche von den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges (1) und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern bei bestmöglichem Wirkungsgraden benötigt wird und/oder von dem oder den Energiespeichern (3) maximal aufgenommen werden kann. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the useful energy corresponds to the energy which is required by the currently operated according to the driving condition of the vehicle (1) and / or the driver's request electrical consumers with the best possible efficiencies and / or of the one or more Energy storage (3) can be recorded maximum.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zunahme des Energiebetrages, welcher als Nutzenergie nicht verwertet werden kann, mehrere zusätzliche elektrische Verbrau- eher und/oder das mindestens eine zusätzliche Antriebsaggregat (4, 9) nacheinander zu unterschiedlichen Zeitpunkten in Betrieb gesetzt werden. 4. The method according to at least one of claims 1, 2 or 3, characterized in that with an increase in the amount of energy, which can not be utilized as useful energy, several additional electrical consumption rather and / or the at least one additional drive unit (4, 9) are put into operation one after the other at different times.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zunahme des Energiebetrages, welcher als Nutzenergie nicht verwertet werden kann, mehrere Verbraucher und/oder Antriebsaggregate (4, 9) zu unterschiedlichen Zeitpunkten in einen geänderten Betriebspunkt gebracht werden. 5. The method of claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that at an increase in the amount of energy, which can not be utilized as useful energy, several consumers and / or drive units (4, 9) are brought at different times in a modified operating point ,
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der geänderte Betriebspunkt des mindestens einen Verbrauchers und/oder Antriebsaggregates des Fahrzeuges (1) durch eine erhöhte Leistung und/oder einen geringen Wirkungsgrad gekennzeichnet ist. 6. The method of claim 1 or 5, characterized in that the changed operating point of the at least one consumer and / or drive unit of the vehicle (1) is characterized by an increased power and / or low efficiency.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die die zusätzliche Inbetriebnahme und/oder Verschiebung des Betriebspunktes mindestens eines elektrischen Verbrauchers des Kraftfahrzeuges (1) und/oder mindestens eines Antriebsaggregates des Fahrzeuges (1) von einem Kühlsystem überwacht wird, welches bei Erhöhung einer Verlustleistung des mindestens einen elektrischen Verbrauchers und/oder des mindestens einen Antriebsaggregates (4, 9) eine erhöhte Kühlleistung zur Verfügung stellt. 7. The method according to claim 6, characterized in that the additional start-up and / or shift of the operating point of at least one electrical load of the motor vehicle (1) and / or at least one drive unit of the vehicle (1) is monitored by a cooling system, which in increasing a Power loss of the at least one electrical load and / or the at least one drive unit (4, 9) provides an increased cooling capacity.
8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der während des Bremsvorganges der Fahrzeuges (1) durch die im generatorischen Betrieb arbeitende elektrische Maschine (2) erzeugten Energie, mindestens einer der Energiespeicher (3) in einem Ladevorgang nur unvollständig aufgeladen wird. 8. The method according to claim 1, characterized in that for receiving the energy generated during the braking operation of the vehicle (1) by the electric machine operating in regenerative mode (2), at least one of the energy storage (3) is charged only incompletely in a charging process.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein Start- Ladezustand des mindestens einen Energiespeichers (3) über mehrere Fahrten des Fahrzeuges (1) angepasst wird, wobei der Start-Ladezustand des Energiespeichers (3) kontinuierlich abgesenkt wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that a starting state of charge of the at least one energy storage device (3) over several trips of the vehicle (1) is adjusted, wherein the starting state of charge of the energy storage device (3) is lowered continuously.
10. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Energiebetrag, welcher im Bremsbetrieb des Fahrzeuges (1) von der mindestens einen elektrischen Maschine (2) erzeugt wird, aber von den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges (1) und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern nicht als Nutzenergie benötigt wird, abgeschätzt wird, wenn der mindestens eine Energiespeicher (3) und die betätigten elektrischen Verbraucher die von der elektrischen Maschine (2) im Bremsbetrieb erzeugte elektrische Energie noch aufnehmen, wenn die Aufnahmekapazität des mindes- tens einen Energiespeichers (3) eine vorgegebene Schwelle unterschreitet. 10. The method according to claim 1, characterized in that the amount of energy which is generated in the braking operation of the vehicle (1) of the at least one electric machine (2), but of the momentary according to the driving condition of the vehicle (1) and / or the driver's request actuated electrical consumers is not required as useful energy is estimated when the at least one energy storage (3) and the actuated electrical consumers still receive the electrical energy generated by the electric machine (2) in braking operation when the absorption capacity of at least one energy storage ( 3) falls below a predetermined threshold.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschaltung der Anzahl der zusätzlichen elektrischen Verbraucher bzw. der zusätzlichen Antriebsaggregate (4, 9) und/oder die Verschiebung der Betriebspunkte der Anzahl der elektrischen Verbraucher oder des mindestens einen Antriebsaggregates (4,1 1. A method according to claim 10, characterized in that the connection of the number of additional electrical loads or the additional drive units (4, 9) and / or the shift of the operating points of the number of electrical loads or at least one drive unit (4,
9) in Abhängigkeit von der Aufnahmekapazität des mindestens einen Energiespeichers (3) erfolgt. 9) as a function of the absorption capacity of the at least one energy store (3).
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausbleiben einer Erzeugung einer Mindestenergie durch die generatorisch betriebene elektrischen Maschine (2) im Bremsbetrieb des Fahrzeuges (1) eine Warnmeldung an den Fahrer ausgegeben wird. 12. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the absence of generation of a minimum energy by the regenerative electric machine (2) in the braking operation of the vehicle (1) a warning message to the driver is issued.
13. Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeuges, welche mindestens eine elekt- rische Maschine umfasst, wobei die elektrische Maschine (2) bei einem Bremsvorgang des Fahrzeuges (1) als Generator betrieben wird und die im generatorischen Betrieb durch die elektrische Maschine (2) bereitgestellte Energie als Nutzenergie zur Versorgung elektrischer Verbraucher im Fahrzeug genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, welche einen Energiebe- trag, der im Bremsbetrieb des Fahrzeuges von der mindestens einen elektrischen Maschine (2) erzeugt wird, aber von den momentan entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeuges (1) und/oder dem Fahrerwunsch betätigten elektrischen Verbrauchern nicht als Nutzenergie benötigt wird, durch Inbetriebnahme mindestens eines zusätzlichen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges (1) und/oder mindestens eines zusätzlichen Antriebsaggregates (4, 9) des Fahrzeuges (1) und/oder durch Verschiebung des Betriebspunktes des mindestens eines elektrischen Verbrauchers und/oder des mindestens eines Antriebsaggregates (4, 9) des Fahrzeuges (1) in Wärme umwandeln und an die Umgebung abführen. 13. An apparatus for operating a vehicle, which comprises at least one electric machine, wherein the electric machine (2) is operated as a generator during a braking operation of the vehicle (1) and the energy provided by the electric machine (2) during generator operation is used as useful energy for supplying electrical consumers in the vehicle, characterized in that means are provided which an energy amount, which is generated in the braking operation of the vehicle by the at least one electric machine (2), but of the momentary according to the driving state of Vehicle (1) and / or the driver's request actuated electrical loads is not required as useful energy, by commissioning at least one additional electrical load of the vehicle (1) and / or at least one additional drive unit (4, 9) of the vehicle (1) and / or by shifting the operating point of the at least one electric En consumer and / or the at least one drive unit (4, 9) of the vehicle (1) convert into heat and dissipate to the environment.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the vehicle
(1) eine erste elektrische Maschine (2) als Antriebsaggregat, einen Energiespei- eher (3) sowie eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor (9) und einer zweiten elektrischen Maschine (4) aufweist, wobei im Bremsbetrieb des Fahrzeuges die zweite elektrische Maschine (4) motorisch von der ersten elektrischen Maschine (1) angetrieben wird und den Verbrennungsmotor (9) schleppt. (1) a first electric machine (2) as a drive unit, an energy supply More specifically (3) and a combination of an internal combustion engine (9) and a second electric machine (4), wherein in the braking operation of the vehicle, the second electric machine (4) is driven by the first electric motor (1) and the engine ( 9) drags.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass eine, eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (4) variierende Steuereinrichtung (10) mit der ersten elektrischen Maschine (2) verbunden ist. 15. The apparatus according to claim 14, characterized in that one, a speed of the second electric machine (4) varying control device (10) with the first electric machine (2) is connected.
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