WO2015086123A1 - Verfahren und eine vorrichtung zur regelung eines hybridantriebs in einem fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Hybridantriebs in einem Fahrzeug. Um neben der Erzielung von Kraftstoffeinsparungen in einer jeweiligen Betriebssituation und wirkungsgradoptimalen Ladevorgängen die Effizienz eines derartigen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Regelung eines Hybridantriebs zu steigern, wird vorgeschlagen, dass einer Ladestrategie zur Steuerung eines Ladezustandes der Hochvolt-Traktionsbatterie (4) eine Priorisierung des Ladens dahingehend überlagert wird, dass eine Lastpunktverschiebung an der Brennkraftmaschine zu einer weitgehenden Meidung ungünstiger Betriebszustände der Brennkraftmaschine begrenzt wird.

Description

Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Hybridantriebs in einem
Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Hybridantriebs in einem Fahrzeug.
In Hybridfahrzeugen wird eine Batterie in einem weit überwiegenden Anteil während des Betriebs einer zugehörigen Verbrennungskraftmaschine geladen, da eine ausreichende Aufladung durch Rekuperation bzw. sog. Nutzbremsen mit einem generatorischen Betrieb einer elektrischen Maschine und ohne zusätzlichen Kraftstoffbedarf nur in wenigen Betriebssituationen erzielt werden kann. Dementsprechend wird als Ladestrategie eines Hybridfahrzeugs ein Verfahren bezeichnet, das einen Ladezustand einer Traktionsbatterie durch zusätzliches Belasten der Verbrennungskraftmaschine unter Nutzung der elektrischen Maschine als Generator steuert. Typischer Weise hat die Ladestrategie das Ziel, Energie zu einem besonders guten Wirkungsgrad aller Komponenten des Hybridantriebs zu erzeugen.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze für Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art bekannt, die das Ziel einer Reduzierung eines Kraftstoff- Verbrauchs durch eine geeignete Steuerungsstrategie verfolgen, durch die ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in Bereichen geringer verbrennungsmotorischer Wirkungsgrade möglichst vermieden oder vorteilhaft durch Zuschaltung der Elektromaschine kombiniert wird. So offenbart z.B. die DE 10 2008 008 238 A1 ein Verfahren zur Ladestrategie eines Hybridantriebs und ein diese Strategie durchführendes Steuergerät, bei denen in Abhängigkeit verschiedener Eingangsgrößen eine Lade- oder Entladefunktion aus einer Anzahl verschiedener derartiger Funktionen ausgewählt und durch eine Lastpunktverschiebung an der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Dabei werden auch besondere Betriebszustände der Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Kennfeldes zur Korrektur einer für eine optimale Ladung der Batterie erwünschte Lastpunktverschiebung mit dem Ziel korrigierend bzw. begrenzend berücksichtigt, dass eine ausreichende Lebensdauer einer Batterie durch Begrenzung der Ladezustandsschwankungen erreicht wird. Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, neben der Erzielung von Kraftstoffeinsparun- gen in einer jeweiligen Betriebssituation und wirkungsgradoptimalen Ladevorgängen die Effizienz eines derartigen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Regelung eines Hybridantriebs zu steigern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass einer Ladestrategie zur Steuerung eines Ladezustands der Hochvolt- Traktionsbatterie eine vorausschauende Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie dahingehend überlagert wird, dass eine Lastpunktverschiebung an der Brennkraftmaschine zu einer weitgehenden Meidung ungünstiger Betriebszu- stände der Brennkraftmaschine begrenzt wird. Der Begriff der Priorisierung ist dabei auch dahingehend zu verstehen, dass eine jeweilige Ladestrategie auch verändert wird, um derartige Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine zu meiden, in denen ein Anfetten des Gemischs bei einer Otto-Maschine vorgenommen sowie eine Russgrenze bei Dieselmaschinen überschritten würde. Erfindungsgemäß wird also unter Kenntnis eines aktuellen Arbeitspunktes der Brennkraftmaschine eine Begrenzung einer Lastpunktverschiebung unter Einhaltung günstiger Betriebsbereiche und mithin unter Meidung vorstehend exemplarisch genannter ungünstiger Betriebsbereiche vorgenommen.
Um Energie für den Fahrbetrieb bei einem besonders guten Wirkungsgrad aller Komponenten des Hybridantriebs zu erzeugen, kann z.B. ein sog. Muschelfeld der Verbrennungskraftmaschine sowie ein stromabhängiger Innenwiderstand der Hochvolt-Traktionsbatterie berücksichtigt werden. Eine wesentliche Erkenntnis liegt nun darin, dass ein Laden der Batterie auch in einem Umfang sinnvoll ist, der gegenüber einer Maximalaufladung reduziert ist, wodurch zugleich eine Verschiebung eines Last- bzw. Arbeitspunktes der Brennkraftmaschine aus einem günstigen Bereich in einen ungünstigen Bereich hinein gezielt vermieden wird. Eine verringerte Aufladung der Batterie wird erfindungsgemäß also zumindest temporär für eine Vermeidung eines überhöhten Kraftstoffverbrauchs hingenommen. Insgesamt ergibt sich damit ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad des Hybridantriebs. Der Erfindung liegt zusätzlich die Erkenntnis zugrunde, dass es unter bestimmten Randbedingungen durchaus sinnvoll ist, diese eher statische Wirkungsgradbetrachtung durch eine situationsabhängige Verbrauchsoptimierung mit vorausschauender Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie zu ersetzen. So wird zum Beispiel bei hohem Fahrerwunsch auf eine durch die Aufladung der Batterie hervorgerufene zusätzliche Last an der Verbrennungskraftmaschine dann vorübergehend bzw. temporär verzichtet, um ungünstige Luft- Kraftstoffmischverhältnisse zu vermeiden, beispielsweise eine Anfettung des Gemischs, wenn eine vergleichsweise günstigere Situation zum Laden der Batterie mit ausreichender Wahrscheinlichkeit zeitlich nahe liegt. Hierzu kann z.B. ein Aufladen der Batterie durch Rekuperation bzw. Nutzbremsen insbesondere dann gezählt werden, wenn sich eine längere Gefällestrecke einem Passanstieg anschließt.
Generell eignen sich diejenigen Fahrsituationen zum Laden der Traktionsbatterie, in denen sich ein optimaler Verbrennungsmotorwirkungsgrad einstellen lässt. Zum Beispiel erhält man bei einer Fahrt mit einer konstanten Geschwindigkeit von 50 km/h die Ladeleistung deutlich günstiger, als dies beim Betrieb im Leerlauf bei Fahrzeugstillstand der Fall wäre. Geht die in der Traktionsbatterie gespeicherte Menge elektrischer Energie aber zur Neige, muss gegebenenfalls die verbrauchsoptimale Ladestrategie verlassen werden und ein so genanntes Zwangsladen durchgeführt werden. Beim Zwangsladen wird weitgehend ohne Rücksicht auf eine aktuelle Fahrsituation eine gewisse Energiemenge in die Traktionsbatterie eingebracht. Teilweise wird damit also der Wirkungsgrad des Ladens deutlich verschlechtert, was zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch führen kann. Zum Beispiel kann es sein, dass die Vermeidung von ungünstigen Kraftstoff- Luftverhältnissen die Ladestrategie derart begrenzt, dass die Traktionsbatterie bis zum Zwangsladen entladen wird. Das heißt, um in einem aktuellen Zustand eine kleine Verbrauchsverschlechterung zu vermeiden, wird in einem kommenden Zustand eine große Verbrauchsverschlechterung in Kauf genommen. Dann muss nämlich ein Zwangsladen unabhängig davon durchgeführt werden, wie ungünstig dieser Vorgang für einen Wirkungsgrad des Hybridantriebs auch sein mag.
Hier greift ein erfindungsgemäßes Verfahren ein: Durch Auswertung jeweils aktuell vorausliegender Fahrsituationen nimmt die ein erfindungsgemäßes Verfahren im Zu- ge einer Planung einer Ladestrategie eine verbrauchsoptimale Priorisierung von Ladevorgängen der Traktionsbatterie vor, die von einem aktuell optimalen Wirkungsgrad auf einen optimalen Gesamtwirkungsgrad des Antriebs über die Strecke bis zu einem jeweiligen Fahrziel abstellt. Für einen jeweils aktuellen bzw. einen jeweils aktuell vorliegenden Anwendungsfall werden vorausliegende Fahrsituationen bis zum Erreichen eines Zielpunktes ausgewertet, um auf dieser Basis eine Ladestrategie zu planen, gemäß derer verbrauchsoptimale Ladevorgänge der Traktionsbatterie über eine gewählte Fahrstrecke bis zu einem jeweiligen Fahrziel hin vorgenommen werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren legt den Focus also nicht nur auf einen jeweils aktuellen Betriebszustand niit einer statischen Wirkungsgradbetrachtung, sondern orientiert sich zudem an künftigen Betriebszuständen, die mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit eintreten werden, wobei diese Wahrscheinlichkeit u.a. auf Basis bekannter Gegebenheiten einer Route zum Erreichen eines aktuellen Zielpunktes bestimmt werden. Damit wird eine Verbrauchsoptimierung nicht mehr für einen jeweiligen Zeitpunkt, sondern über einen Zeitraum bis zum Erreichen eines aktuellen Zielpunkt bzw. der Ankunft an einem Zielort in Abhängigkeit einer gewählten Route betrieben.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche. Demnach werden gemäß einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung künftige Be- triebszustände auf Basis einer vorausschauenden Auswertung einer Fahrtstrecke ermittelt. So kann aus Navigationsstreckendaten gelesen werden, welche Route ein Fahrer mit gewisser Wahrscheinlichkeit fahren wird. Durch die Kartendaten sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls Attribute der Streckenabschnitte, wie zum Beispiel Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Anzahl der Stoppstellen bekannt. Die vorausliegenden Streckenabschnitte und/oder deren Attribute werden nun zur Laufzeit bewertet, in wie weit hier bzw. in einem jeden Streckenabschnitt solche Lastpunkte an der Verbrennungskraftmaschine zu erwarten sind, die neben dem Bereitstellen einer ausreichenden Antriebsleistung auch einen guten Ladewirkungsgrad zulassen.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfährt eine, derartige Auswertung einer Fahrtstrecke mindestens eine Aktualisierung z.B. durch Berücksichtigung aktuellerWetterdaten, einer gemeldeten Verkehrslage und/oder aktuelle Meldungen über Be- hinderungen des ungeschränkten Verkehrflusses, wie er z.B. durch Baustellen oder vorübergehende Geschwindigkeitsbeschränkungen gegeben sein kann.
Vorzugsweise werden bestimmte Streckenabschnitte vorausschauend einer vordefinierten Betriebsart des Hybridantriebs zugeordnet. Zum Beispiel eignet sich eine Spielstraße tendenziell weniger zum Laden der Traktions-Batterie, da hier durch kürze und geringe Leistungsanforderungen des Fahrers in der Regel das rein durch den elektrischen Antrieb bewirkte Fahren zu bevorzugen ist. Hingegen kann eine Steigung neben dem Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine das Hinzuschalten des elektrischen Motors erfordern. Über eine längere Gefällestrecke hinweg kann dann aber die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet und eine Geschwindigkeitsregulierung durch einen generatorischen Betrieb des elektrischen Motors erfolgen, wobei zugleich ein Laden der Traktions-Batterie bewirkt wird.
Vorteilhafter Weise werden in einer Ausführungsform der Erfindung neben prädikti- ven Streckendaten zur vorausschauenden Priorisierung auch aus der Vergangenheit angelernte Werte herangezogen werden, die z.B. für ein jeweiliges Fahrzeug verbrauchsabhängig, von einer befahrenen Region oder einem jeweiligen Fahrer nutzungsabhängig sind.
Insgesamt ist damit ein Verfahren beschrieben worden, das das elektrisch angetriebene Fahren durch vorausschauende Planung gegenüber dem Laden der Traktionsbatterien priorisiert und somit den Kraftstoffverbrauch über eine Laufzeit minimiert.
Eine Vorrichtung zur Regelung eines Hybrid antriebs bzw. Regelungsvorrichtung in einem Fahrzeug, bei dem der Antrieb eine Verbrennungskraftmaschine und einen mit einer Traktionsbatterie verbundenen elektrischen Motor, Kupplungen, ein Getriebe und mindestens ein mit dem Getriebe gekoppeltes angetriebenes Rad umfasst, zeichnet sich als Lösung der vorstehenden Aufgabe zur Umsetzung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens dadurch besonders aus, dass die Regelungsvorrjch- tung eine Regeleinrichtung zur Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie umfasst. Die Regeleinrichtung ist dabei mit einer ersten Datenbank verbunden, in der ein Muschelkennfeld der Verbrennungskraftmaschine abgelegt ist, und umfasst Mit- tel, die unter genauer Kenntnis eines aktuellen Arbeitspunktes der Brennkraftmaschine zu einer Begrenzung einer Lastpunktverschiebung unter Einhaltung günstiger Betriebsbereiche der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sind. In nicht abschließender Aufzählung kann die Regeleinrichtung wahlweise weiter verbunden sein
* mit einer zweiten Datenbank, in der ein Kennfeld eines stromabhängigen Innenwiderstands der Hochvolt- Traktionsbatterie enthalten ist,
* mit einem Navigationssystem, das neben einer genauen Kenntnis eines aktuellen Aufenthaltsortes auch ein jeweiliges Ziel einer Fahrt und eine ausgewählte Route enthält, und/oder
* mit einem Empfänger zum Empfang weiterer, einen geplanten Betrieb des Hybridantriebs beeinflussenden Faktoren verbunden, die in der Regel externe bzw. Umwelt- bzw. Umgebungseinflüsse sind oder solche wiedergeben.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile einer erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt Figur 1 in schematischer Darstellung eine Regelungsvorrichtung 1 für einen Antrieb 2 eines nicht weiter dargestellten Hybrid-Fahrzeugs. Der Antrieb 2 umfasst im Sinne eines Antriebsstrangs eine Verbrennungskraftmaschine 3 und einen mit einer Traktionsbatterie 4 verbundenen elektrischen Motor 5. Über Kupplungen 6 werden die Verbrennungskraftmaschine 3 und/oder der elektrische Motor 5 mit einem Getriebe 7 verbunden. Über das Getriebe 7 wird dann in nicht weiter dargestellter Art und Weise mindestens ein Rad 8 des Fahrzeugs angetrieben.
Die Regelungsvorrichtung 1 .umfasst ferner eine Regeleinrichtung 9 zum Laden der Traktionsbatterie 4 gemäß einer Ladestrategie. Als Ladestrategie eines Hybridfahrzeuges bezeichnet man die Steuerung, welche den Ladezustand der Traktionsbatterie durch zusätzliches Belasten der Verbrennungskraftmaschine 3 und Nutzen des elektrischen Motors 5 als Generator steuert. Typischerweise hat die Ladestrategie das Ziel, die Energie zu einem besonders guten Wirkungsgrad aller Komponenten des Hybrid-Antriebs 2 zu erzeugen.
In einer zeichnerisch nicht separat dargestellten Basis-Form umfasst die Regelungsvorrichtung 1 eine Regeleinrichtung 9, die mit einer ersten Datenbank 10 verbunden ist, in der als sog. Muschelkennfeld Kennlinien bzw. Kennfelder der Verbrennungskraftmaschine 3 abgelegt sind. Die Regeleinrichtung 9 umfasst ferner Mittel, die unter genauer Kenntnis eines aktuellen Arbeitspunktes der Brennkraftmaschine 3 zu einer Begrenzung einer Lastpunktverschiebung derart ausgebildet sind, dass günstige Betriebsbereiche der Verbrennungskraftmaschine eingehalten werden und damit insbesondere eine Lastpunktverschiebung in ungünstige Betriebsbereiche vermieden wird. Anders ausgedrückt: Eine idealer Weise erwünschte Aufladung der Traktionsbatterie 4 wird als zusätzliche Last für die Verbrennungskraftmaschine 3 soweit begrenzt, dass die Verbrennungskraftmaschine 3 in einem immer noch günstigen Betriebsbzw. Arbeitspunkt läuft. Als derartige ungünstige Betriebsbereiche sind in der ersten Datenbank 10 in dem Fall, dass die Verbrennungskraftmaschine 3 ein Ottomotor ist ein Anfettungsbereich und für den Fall, dass die Verbrennungskraftmaschine 3 eine Dieselmaschine ist eine über eine Partikelgehalt im Abgas definierte Russgrenze vermerkt. Derartige Kennzeichnungen sind dem Fachmann in Form markierter Abschnitte in einem Muschelkennfeld bekannt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Regelungsvorrichtung 1 darüber hinaus zur vorausschauenden Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie 4 ausgebildet. So wird in diesem Beispiel' neben dem Muschelkennfeld der Verbrennungskraftmaschine 3 auch ein stromabhängige Innenwiderstand der als Hochvoltbatterie ausgebildeten Traktionsbatterie 4 berücksichtigt. Da es unter bestimmten Randbedingungen sinnvoll sein kann, eine statische Wirkungsgradbetrachtung durch eine situationsabhängige Verbrauchsoptimierung zu ersetzen, werden nachfolgend grundlegende Erweiterungen zum Umsetzung eines Verfahrens mit vorausschauender Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie 4 beschrieben. Bei einem derartigen Ansatz wird dann zum Beispiel bei hohem Fahrerwunsch nach Beschleunigung a oder Geschwindigkeit v nach bekannten Ansätzen auf die zusätzliche Last an der Verbrennungskraftmaschine 3 gezielt verzichtet, um ungünstige Luft- Kraftstoffmischverhältnisse, z.B. eine Anfettung, zu vermeiden und die Verbrennungskraftmaschine 3 weiter in verbrauchsgünstigen Bereichen des Muschelkennfeldes zu betreiben.
Generell eignen sich diejenigen Fahrsituationen zum Laden der Traktionsbatterie, in denen sich ein optimaler Verbrennungsmotorwirkungsgrad einstellen lässt. Zum Bei- spiel erhält man bei einer Fahrt mit 50 km/h konstant die Ladeleistung deutlich günstiger, als dies beim Betrieb im Leerlauf bei Fahrzeugstillstand der Fall ist. Geht aber eine in der Hochvolt-Traktionsbatterie 4 gespeicherte Energiemenge zur Neige, muss gegebenenfalls die verbrauchsoptimale Ladestrategie verlassen werden und ein so genanntes Zwangsladen durchgeführt werden. Beim Zwangsladen wird ohne Rücksicht auf die Fahrsituation eine gewisse Energiemenge in die Traktionsbatterie eingebracht.
In bekannten Systemen wird der Wirkungsgrad des Ladens also teilweise deutlich verschlechtert, was zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch führen kann. Zum Beispiel kann es sein, dass die Vermeidung von ungünstigen Kraftstoff- Luftverhältnissen die Ladestrategie derart begrenzt, dass die Traktionsbatterie 4 bis zum Zwangsladen entladen wird. Das heißt, um im aktuellen Zustand eine kleine Verbrauchsverschlechterung zu vermeiden, wird in kommenden Zuständen eine große Verbrauchsverschlechterung in Kauf genommen.
Aktuelle Systeme nutzen hierbei also keine vorausschauende Planung einer Ladestrategie, die eine Priorisierung des Ladens vorsieht. Durch Auswertung einer jeweils vorausliegenden Fahrsituation kann die Ladestrategie eine verbrauchsoptimale Priorisierung zwischen dem aktuellem und dem Gesamtwirkungsgrad des Antriebs auf der Strecke bis zum Fahrziel vornehmen. Die Regelungsvorrichtung 1 umfasst daher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner eine Regeleinrichtung 9 zur vorausschauenden Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie 4, die mit einer ersten Datenbank 10 verbunden ist, in der ein Muschelkennfeld der Verbrennungskraftmaschine 2 abgelegt ist. Ferner ist die Einrichtung 9 mit einer zweiten Datenbank 11 verbunden, in der ein Kennfeld eines stromabhängigen Innenwiderstands der Hochvolt- Traktionsbatterie 4 enthalten ist. Weiter ist die Einrichtung 9 mit einem Navigationssystem 12 verbunden, das neben einer genauen Kenntnis eines aktuellen Aufenthaltsortes auch ein jeweiliges Ziel einer Fahrt und eine ausgewählte Route kennt. Schließlich ist die Einrichtung 9 noch mit einem Empfänger 13 zum Empfang weiterer, einen geplanten Betrieb des Hybridantriebs andererseits beeinflussenden Faktoren verbunden. Zu diesen Einflussfaktoren zählen in nicht abschließender Aufzählung u.a. aktuelle Wetterdaten, Verkehrsstörungen, Baustellen, temporäre Geschwindigkeitsbeschränkungen und/oder sonstiger den Verkehrsfluss einerseits und damit einen geplanten Betrieb des Hybridantriebs andererseits beeinflussende Faktoren und diesbezügliche Informationen.
Unter Kenntnis eines jeweiligen Fahrerwunsches F sowie aktueller Messwerte für eine aktuelle Geschwindigkeit v und Beschleunigung a an dem Rad 8 des Fahrzeugs greift die Regeleinrichtung 9 auf eine Steuerung 14 des elektrischen Motors 5, eine Steuerung 15 der Verbrennungskraftmaschine 3 sowie eine Steuerung 16 für das Getriebe 7 und die hier zwei Kupplungen 6 zu. Eine Umsetzung des jeweiligen Fahrerwunsches F wird dabei mit einem Maximum an Dynamik des Hybrid-Antriebs realisiert, wobei ein jeweiliger Zugriff auf die Verbrennungskraftmaschine 3 und/oder den elektrischen Motors 5 unter Berücksichtigung von bestimmten Randbedingungen erfolgt. Demnach setzt die Regeleinrichtung 9 den Fahrerwunsch in Form einer situationsabhängigen und vorausschauend geplanten Verbrauchsoptimierung um, wobei weiterhin ein Laden der Hochvolt-Traktionsbatterie 4 im Vordergrund steht.
Durch Auswertung jeweils aktuell vorliegender Fahrsituationen nimmt die Ladestrategie eine verbrauchsoptimale Priorisierung von Ladevorgängen der Traktionsbatterie 4 vor, die in Form einer streckenabhängigen Planung den Gesamtwirkungsgrad des Antriebs auf der Strecke bis zu einem jeweiligen Fahrziel optimiert.
In einer Umsetzung wird aus den Navigationsstreckendaten gelesen, welche Route ein Fahrer mit gewisser Wahrscheinlichkeit fahren wird. Durch die Kartendaten sind ebenfalls bestimmte Attribute der betreffenden Streckenabschnitte bekannt, wie zum Beispiel Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Anzahl der Stoppstellen. Die vorausliegenden Streckenabschnitte werden nun zur Laufzeit bewertet, in wieweit hier Lastpunkte am Verbrennungsmotor zu erwarten sind, die einen guten Ladewirkungsgrad zulassen.
Konkrete Beispiele für vordefinierte Streckenabschnitte:
1. Eine Spielstraße eignet sich tendenziell weniger zum Laden der HV-Batterie, da hier durch kurze und geringe Leistungsanforderungen des Fahrers in der Regel das elektrisch angetriebene Fahren zu bevorzugen ist. 2. Eine Überlandfahrt, insbesondere eine Autobahnfahrt, ist durch i.d.R. durchschnittliche Geschwindigkeiten in einem Bereich zwischen 100 km/h bis 150 km/h gekennzeichnet. Diese Geschwindigkeiten werden zudem gleichmäßig gehalten. In dieser Situation kann die Verbrennungskraftmaschine unter Auswahl einer hohen Übersetzung des Getriebes in einem sehr ökonomischen Bereich betrieben werden, der zudem eine Lastpunktverschiebung durch zusätzliches Laden der Traktionsbatterie 4 zulässt.
Durch die Vorhersage des Energiebedarfs für das elektrische Fahren in den kommenden Streckenabschnitten und der Abgleich mit der aktuell in der Traktionsbatterie verfügbaren Energie kann entschieden werden, ob zum Beispiel die Begrenzung des Ladens aufgrund Anfettung im späteren Verlauf zum Zwangsladen führen wird oder nicht. Sollte zum Beispiel auf die Spielstraße eine Überlandsituation folgen, in der ideal geladen werden kann, kann die Begrenzung ohne negative Folgen aktiviert werden.
Die Berechnung des Energiebedarfs entspricht dabei einer Vorhersage der Betriebsstrategie aufgrund Kenntnis über die Zukunft. Neben den prädiktiven Streckendaten können auch aus der Vergangenheit angelernte Werte herangezogen werden. So ist zum Beispiel bei einem Plug-in Hybrid interessant, wo ein Kunde häufig eine Ladesäule benutzt. Durch Speichern der GPS-Position beim Laden an so einer Säule, kann eine Statistik erzeugt werden, so dass beim Fahren auf typischen Strecken hin zu einer häufig genutzten .Ladesäule vermutet werden kann, dass wieder geladen werden wird. Dadurch ist es in diesen Fällen möglich, das elektrisch angetriebene Fahren gegenüber dem Laden zu priorisieren. Somit würde in diesem Sonderfall wiederum der Kraftstoffverbrauch über eine Laufzeit minimiert werden können.
Es wird also Energie für den Fahrbetrieb bei einem besonders guten Wirkungsgrad aller Komponenten des Hybridantriebs erzeugt und zudem einem Laden der Hochvolt-Traktionsbatterie 4 Priorität eingeräumt. Diese Priorisierung ist unter Nutzung von Vorhersagen, die aus unterschiedlichsten Quellen stammen, dabei so gesteuert, dass ein Fahrer keine Komfort-Einbußen hinnehmen muss. Bezugszeichenliste
1 Regelungsvorrichtung
2 Antrieb
3 Verbrennungskraftmaschine
4 Hochvolt-Traktionsbatterie
5 elektrischer Motor
6 Kupplung
7 Getriebe
8 angetriebenes Rad
9 Einrichtung zur Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie 4
10 erste Datenbank (Muschelkennfeld) mit aktuellem Arbeitspunkt und entsprechender Markierung günstiger Betriebsbereiche der Verbrennungskraftmaschine 3
11 zweite Datenbank (Innenwiderstand d. Traktionsbatterie)
12 Navigationssystem
13 Empfänger aktueller Zusatzinformationen
14 Steuerung des elektrischen Motors 5
15 Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 3
16 Steuerung für Getriebe 7 und die Kupplung(en) 6
F Fahrerwunsch
a Beschleunigung
v Geschwindigkeit

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Regelung eines Hybridantriebs in einem Fahrzeug, bei dem eine Hochvolt-Traktionsbatterie (4) während des Betriebs einer zugehörigen Verbrennungskraftmaschine (3) durch einen elektrischen Motor (5) geladen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
einer Ladestrategie zur Steuerung eines Ladezustandes der Hochvolt- Traktionsbatterie (4) dahingehend eine Priorisierung des Ladens überlagert wird, dass eine Lastpunktverschiebung an der Brennkraftmaschine (2) zu einer weitgehenden Meidung ungünstiger Betriebszustände der Brennkraftmaschine (2) begrenzt wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie (4) als eine vorausschauende Priorisierung ausgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen jeweils aktuell vorliegenden Anwendungsfall vorausliegende Fahrsituationen bis zum Erreichen eines Zielpunktes ausgewertet werden, um eine Ladestrategie zu planen, gemäß derer verbrauchsoptimale Ladevorgänge der Traktionsbatterie (4) über eine Fahrstrecke hinweg bis zum Erreichen eines jeweiligen Fahrziels hin vorgenommen werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorausschauende Priorisierung an künftigen Betriebszuständen orientiert wird, wobei die Betriebszustände mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit eintreten werden.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diese Wahrscheinlichkeit u.a. auf Basis bekannter Gegebenheiten einer Route zum Erreichen eines aktuellen Zielpunktes bestimmt wird.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der künftigen Betriebszustände sowie deren Wahrscheinlichkeit neben der Kenntnis eines aktuellen Standortes, eines Zielpunktes und einer gewählten Fahrtroute auch Attribute von Streckenabschnitten der gewählten Fahrtroute dahingehend bewertet werden, in wieweit in einem jeden Streckenabschnitt solche Lastpunkte an der Verbrennungskraftmaschine zu erwarten sind, die neben dem Bereitstellen einer ausreichenden Antriebsleistung auch einen guten Ladewirkungsgrad zulassen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorausschauende Priorisierung als Auswertung einer Fahrtstrecke mindestens eine Aktualisierung erfährt, insbesondere durch Berücksichtigung aktueller Wetterdaten, einer aktuell gemeldeten Verkehrslage und/oder aktuelle Meldungen über Behinderungen des ungeschränkten Verkehrflusses, wie er z.B. durch Baustellen oder vorübergehende Geschwindigkeitsbeschränkungen gegeben sein kann, wobei die Aktualisierung insbesondere bei der Festlegung einer Fahrtroute vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Streckenabschnitte vorausschauend einer vordefinierten Betriebsart des Hybridantriebs zugeordnet werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben prädiktiven Streckendaten auch aus der Vergangenheit angelernte Werte zur vorausschauende Priorisierung herangezogen werden, die für ein jeweiliges Fahrzeug verbrauchsabhängig, von einer befahrenen Region und/oder einem jeweiligen Fahrer nutzungsabhängig sind.
10. Vorrichtung zur Regelung eines Hybridantriebs in einem Fahrzeug, wobei der Antrieb (2) eine Verbrennungskraftmaschine (3) und einen mit einer Traktionsbatterie (4) verbundenen elektrischen Motor (5), Kupplungen (6), ein Getriebe (7) und mindestens ein mit dem Getriebe (7) gekoppeltes angetriebenes Rad (8) umfasst,
wobei die Regelungsvorrichtung (1) zur Umsetzung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch besonders ausge- bildet ist, dass
die Regelungsvorrichtung (1) ferner eine Regeleinrichtung (9) zur Priorisierung des Ladens der Traktionsbatterie (4) umfasst,
und die Regeleinrichtung (9) mit einer ersten Datenbank (10) verbunden ist * , in der ein Muschelkennfeld der Verbrennungskraftmaschine (2) abgelegt ist,
und Mittel umfasst, die unter genauer Kenntnis eines aktuellen Arbeitspunktes der Brennkraftmaschine (2) zur Begrenzung einer Lastpunktverschiebung unter Einhaltung günstiger Betriebsbereiche ausgebildet sind.
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