WO2020114732A1 - Betriebsstrategie für hybrid-fahrzeuge - Google Patents

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WO2020114732A1
WO2020114732A1 PCT/EP2019/081086 EP2019081086W WO2020114732A1 WO 2020114732 A1 WO2020114732 A1 WO 2020114732A1 EP 2019081086 W EP2019081086 W EP 2019081086W WO 2020114732 A1 WO2020114732 A1 WO 2020114732A1
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internal combustion
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state
motor vehicle
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Michael Etzel
Sebastian Liebert
Michael Friedrich
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Definitions

  • the invention relates to a method for implementing an operating strategy for (plug-in) hybrid vehicles. According to the invention, it is particularly advantageous to relieve a starting device, to facilitate a change of state between purely electrical operation and hybrid operation, and thereby
  • the present invention relates to a correspondingly configured system arrangement.
  • Internal combustion engine must be carried. By closing the clutch, the internal combustion engine can be started from the purely electric ferry mode. The internal combustion engine should be started as possible so that "jerking" in the drive train and a drop in performance are avoided.
  • EP 2 729 336 B1 relates to a method for operating a hybrid drive train of a vehicle.
  • a parallel arrangement of an internal combustion engine and one in the power flow of the drive train enables
  • DE 10 2010 039 194 A1 relates to a method for operating a drive train of a motor vehicle with a drive unit designed as a hybrid drive, which comprises an internal combustion engine and an electrical machine.
  • a transmission is connected between the drive unit and an output of the drive train.
  • a starting device on the engine side is assigned to the internal combustion engine.
  • a clutch is preferably connected between the internal combustion engine and the electrical machine. When the clutch is open, the internal combustion engine is decoupled from the drive and only the electrical machine is connected to the drive
  • a known operating strategy for (plug-in) hybrid vehicles as a parallel hybrid in a P2 architecture differentiates depending on the battery charge state (SOC), between the operating mode “Charge Depleting” (SOC is high and SOC is reduced) and the operating mode “Charge Sustaining” (SOC is low and should be kept).
  • SOC battery charge state
  • the drive is essentially electric, which means that the internal combustion engine is uncoupled by means of the disconnect clutch and set to speed 0.
  • SOC generally stands for State of Charge and describes the state of charge of an energy store. This value therefore describes how far a battery is charged.
  • Internal combustion engine is arranged to drive, having an iterative determination of a state of charge of the motor vehicle, wherein the combustion engine at a determined state of charge below a provided threshold
  • the proposed operating strategy is not primarily load-dependent, but rather reacts in accordance with the state of charge of the electrical energy store and therefore differentiates itself from known operating strategies, among other things.
  • the internal combustion engine does not need to be started and put down, since the internal combustion engine can switch to fired operation or can stop the firing immediately when a load is requested.
  • the load transfer between the electrical machine and the internal combustion engine can be implemented in a very short time. This measure is particularly useful if the
  • Internal combustion engine has drag torque reduction measures.
  • HEV Hybrid Electric Vehicle
  • MHEV Mild Hybrid Electric Vehicle
  • PHEV Plugin Hybrid Electric Vehicle
  • the proposed method implements an efficient operating strategy, since, according to the invention, the combustion engine is decoupled in a specific operating mode. This is typically the case in accordance with the prior art if the state of charge of the energy store of the motor vehicle is low and consequently the
  • the internal combustion engine always remains coupled in the “charge sustaining” mode and thus remains connected even if it does not provide any performance.
  • the electric motor is always operated and the internal combustion engine is then driven when there is an additional need for power. This is it
  • the separating clutch used can also be a conventional clutch, which then works in a conventional manner if the
  • Threshold is exceeded. This means that the state of charge of the motor vehicle is sufficient enough to essentially only operate the electric motor and only rarely switch on the internal combustion engine.
  • the clutch is to be set such that if the state of charge falls below the threshold value, the clutch is actuated in such a way that the internal combustion engine is coupled and then is no longer decoupled until a predetermined state of charge is reached again. This prevents the clutch processes from being carried out if the state of charge of the motor vehicle is low. This is particularly advantageous because, especially when the motor vehicle is in a low state of charge, the internal combustion engine has to be switched on more often, which in turn results in the disadvantages that exist in the prior art.
  • the state of charge of the motor vehicle is measured and consequently it is determined how much the energy store of the motor vehicle is charged. In this way it can be recognized whether typically the electric motor alone can deliver the required power or whether the internal combustion engine often has to be switched on when the state of charge is low.
  • the state of charge is determined iteratively, so that it is known at all times how the state of charge of the motor vehicle is current.
  • the threshold value provided indicates whether there is an operating mode after typically only the electric motor essentially drives the drive or whether the internal combustion engine has to be switched on frequently.
  • the determined state of charge and the threshold value provided can thus be used to determine which of the drive modes already described is selected.
  • Threshold value the method according to the invention is used in such a way that the internal combustion engine is coupled and is no longer decoupled until the provided threshold value is exceeded again. Overall, the threshold value provided and the determined state of charge allow a conclusion to be drawn about the operating mode.
  • State of charge typically displays a different value in each iteration.
  • the energy store may be recharged while driving. This is done, for example, by means of recuperation.
  • the state of charge of the motor vehicle thus rises again and the threshold value provided can be exceeded again. Then the motor vehicle switches to another
  • Threshold value read from an operating mode and / or from a data memory.
  • This has the advantage that the clutch can be controlled with the operating mode and consequently the threshold value provided can also be selected depending on the operating mode.
  • the threshold value provided is the threshold value that changes between the two operating modes described. So that it is possible to switch between the operating modes, a threshold value is also required which indicates whether the electrical energy of the motor vehicle is to be kept or whether it is possible to continue to use energy and thus to drive exclusively electrically.
  • the proposed method can thus read out the threshold value provided from a data memory of the motor vehicle.
  • the threshold value provided represents a low state of charge. This has the advantage that the threshold value can be used to determine which operating mode is selected and the method according to the invention is activated if a low state of charge prevails.
  • An example of a low state of charge of the energy store is, for example, 10%, 15%, 20%, 25% or 30%. This can vary depending on the design of the motor vehicle and can, for example, by the
  • the low state of charge is responsible for which operating mode is selected and this is also taken into account according to the invention.
  • the proposed method is particularly advantageous when the state of charge is low.
  • the disconnect clutch is closed for coupling the internal combustion engine.
  • a conventional system arrangement can also be used, which is controlled according to the invention.
  • a conventional separating clutch can be used which is controlled according to the invention in such a way that the internal combustion engine always remains coupled when the state of charge is low.
  • a drag torque reduction is carried out with respect to the internal combustion engine. This has the advantage that the disadvantages of towing are prevented or minimized. In this way, energy can be saved and the electric motor does not have to use energy unnecessarily to ensure that the internal combustion engine is towed when coupled.
  • the hybrid motor vehicle is in the form of a plug-in hybrid motor vehicle.
  • the present invention has the advantage that conventional plug-in hybrid motor vehicles can be reused and, in particular, these motor vehicles can be retrofitted with little technical effort.
  • a conventional hybrid motor vehicle can be used, which is only adapted with respect to the control elements, so that the internal combustion engine is always coupled when the state of charge is low.
  • a system arrangement for implementing an efficient operating strategy for hybrid motor vehicles wherein a separating clutch for connecting the internal combustion engine to the drive is arranged between an internal combustion engine and an electric motor, comprising a sensor system set up for iteratively determining a state of charge of the motor vehicle, whereby at the combustion engine is coupled to a determined state of charge below a provided threshold value, until the determined state of charge again exceeds the provided threshold value.
  • the task is also solved by using a computer program product
  • the method can be used to operate the proposed devices and units or the system arrangement.
  • the proposed devices and devices are suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the device thus implements structural features which are suitable for carrying out the corresponding method.
  • the structural features can also be designed as process steps. That also holds
  • FIG. 1 a schematic block diagram of a P2 flybrid topology as used according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic flow diagram of a method for implementing an efficient operating strategy according to one aspect of the present invention.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of a P2 flybrid topology, with the internal combustion engine on the left and the drive shaft on the right.
  • the electric motor is shown in the center, which is coupled to the internal combustion engine by means of a clutch KO.
  • the wheels are at the top and bottom
  • the internal combustion engine and the electric motor jointly drive the input shaft of the transmission and the moments of the internal combustion engine and the electric motor add up to a transmission input torque.
  • FIG. 2 shows a schematic flowchart of a method for implementing an efficient operating strategy for flybrid motor vehicles, a separating clutch for connecting the internal combustion engine to the drive being arranged between an internal combustion engine and an electric motor, comprising an iterative determination 100 of a state of charge of the motor vehicle determined 100 state of charge below a provided 101 threshold of the
  • Operate system assembly when executed on a computer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung einer Betriebsstrategie für (Plug-in) Hybrid-Fahrzeuge. Erfindungsgemäß ist es möglich, besonders vorteilhaft eine Entlastung einer Zustarteinrichtung herbeizuführen und hierbei Emissionierungsvorteile zu erzielen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechend eingerichtete Systemanordnung. Darüber hinaus wird ein Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen vorgeschlagen, welche das Verfahren implementieren beziehungsweise die vorgeschlagene Systemanordnung betreiben.

Description

Betriebsstrategie für Hybrid-Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung einer Betriebsstrategie für (Plug in) Hybrid-Fahrzeuge. Erfindungsgemäß ist es möglich, besonders vorteilhaft eine Entlastung einer Zustarteinrichtung herbeizuführen, Zustandswechsel zwischen rein elektrischen Betrieb und hybridischen Betrieb zu erleichtern und hierbei
Emissionierungsvorteile zu erzielen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechend eingerichtete Systemanordnung. Darüber hinaus wird ein
Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen vorgeschlagen, welche das
Verfahren implementieren beziehungsweise die vorgeschlagene Systemanordnung betreiben.
DE 10 2007 037 758 A1 zeigt, dass bei Flybrid-Topologien zwischen dem
Verbrennungsmotor und dem Elektromotor eine Reibkupplung angeordnet ist. Bei geöffneter Kupplung kann rein elektrisch gefahren werden, ohne dass der
Verbrennungsmotor mitgeschleppt werden muss. Durch Schließen der Kupplung kann aus dem rein elektrischen Fährbetrieb heraus der Verbrennungsmotor zugestartet werden. Der Zustart des Verbrennungsmotors soll möglichst so erfolgen, dass ein„Ruckein" im Antriebsstrang sowie ein Leistungseinbruch vermieden werden.
EP 2 729 336 B1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs eines Fahrzeugs. Bei einem Hybridfahrzeug ermöglicht eine im Kraftfluss des Antriebsstrangs parallele Anordnung eines Verbrennungsmotors und einer
Elektromaschine neben einem gemischten Antrieb, bei dem sich die
Antriebsmomente der beiden Antriebsaggregate überlagern, auch einen rein elektromotorischen oder rein verbrennungsmotorischen Fährbetrieb. Die wechselnde Anbindung der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors an ein
Fahrzeuggetriebe wird bei einem solchen Parallelhybrid über Trennelemente realisiert, wobei meistens der Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung mit der Elektromaschine antriebsverbindbar ist.
DE 10 2010 039 194 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem als Hybridantrieb ausgebildeten Antriebsaggregat, das einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst. Zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb des Antriebsstrangs ist ein Getriebe geschaltet. Dem Verbrennungsmotor ist eine motorseitige Zustarteinrichtung zugeordnet.
Zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine Kupplung geschaltet. Bei geöffneter Kupplung ist der Verbrennungsmotor vom Antrieb abgekoppelt und lediglich die elektrische Maschine an den Antrieb
angekoppelt. Bei geschlossener Kupplung hingegen ist der Verbrennungsmotor ebenfalls an den Abtrieb angekoppelt.
Eine bekannte Betriebsstrategie bei (Plug-In) Hybridfahrzeugen als Parallelhybrid in einer P2-Architektur unterscheidet abhängig vom Batterieladezustand (SOC), zwischen dem Betriebsmodus„Charge Depleting“ (SOC ist hoch und SOC wird abgesenkt) und dem Betriebsmodus„Charge Sustaining“ (SOC ist niedrig und soll gehalten werden).
Im Modus„Charge Depleting“ erfolgt der Antrieb im Wesentlichen elektrisch, das heißt, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels der Trennkupplung abgekoppelt und auf die Drehzahl 0 gesetzt wird. Die Zustarthäufigkeit der
Verbrennungskraftmaschine ist gering. Das elektrische Fahren findet bis in hohe Fahrleistungsbereiche statt. Im Modus„Charge Sustaining“ wird der Verbrenner bevorzugt in Schubphasen und geringer Fahrleistung mittels Trennkupplung abgekoppelt und auf Drehzahl 0 gesetzt. Ein elektrisches Fahren findet nur mit geringer Fahrleistung statt. Bei Lastanforderung durch den Fahrer muss die Verbrennungskraftmaschine zugestartet und angekoppelt werden. Die Zustarthäufigkeit ist höher als im Betriebsmodus „Charge Depleting“.
SOC steht generell für State of Charge und beschreibt den Ladezustand eines Energiespeichers. Folglich beschreibt dieser Wert also wie weit eine Batterie geladen ist.
Nachteile der o.g.„Charge Sustaining“-Strategie sind die sehr hohe
Zustarthäufigkeit, Komforteinbußen im Zustart, Responseeinbußen im Zustart, hohe Zustartvorhalte in der Fahrleistung des elektrischen Systems, Bauteilbelastungen bei der Zustarteinrichtung, eine Bauteilbelastung der Verbrennungskraftmaschine, Emissionsnachteile im Zustart und hohe energetische Aufwände für den Zustart, im Vergleich zur Ablegedauer der Verbrennungskraftmaschine. Die Strategie, die Zustarthäufigkeit durch Vergrößerung des SOC-Hubs zu reduzieren, führt zu C02- Nachteilen durch die doppelte Energiewandlung.
Folglich sind die bekannten Strategien und Verfahren stark nachteilig und es besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Umsetzung einer Betriebsstrategie, bevorzugt eines Automobils, vorzuschlagen, welches die oben genannten Nachteile behebt und hierbei mit möglichst geringem Aufwand auch in bestehenden Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine entsprechend eingerichtete
Systemanordnung bereitzustellen sowie ein Com puterprogramm produkt mit
Steuerbefehlen vorzuschlagen, welche das Verfahren implementieren
beziehungsweise die vorgeschlagene Systemanordnung zumindest teilweise betreiben. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Umsetzen einer effizienten Betriebsstrategie für Hybrid-Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, wobei zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor eine Trennkupplung zur Zuschaltung des
Verbrennungsmotors zum Antrieb angeordnet ist, aufweisend ein iteratives Ermitteln eines Ladezustands des Kraftfahrzeugs, wobei bei einem ermittelten Ladezustand unterhalb eines bereitgestellten Schwellenwerts der Verbrennungsmotor
angekuppelt wird, solange bis der ermittelte Ladezustand den bereitgestellten Schwellenwert wieder überschreitet.
Die vorgeschlagene Betriebsstrategie ist nicht primär lastabhängig, sondern reagiert vielmehr gemäß des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers und grenzt sich unter anderem daher von bekannten Betriebsstrategien ab.
Es wird vorgeschlagen, dass im„Charge Sustaining“ die Trennkupplung zur
Verbrennungskraftmaschine geschlossen bleibt, so dass die
Verbrennungskraftmaschine unbefeuert durch die elektrische Maschine
mitgeschleppt wird. Ein Zustart und Ablegen der Verbrennungskraftmaschine entfällt, da die Verbrennungskraftmaschine sofort bei Lastanforderung in den befeuerten Betrieb wechseln kann bzw. die Befeuerung einstellen kann. Die Lastübernahme zwischen elektrischer Maschine und Verbrennungskraftmaschine ist in sehr kurzer Zeit realisierbar. Diese Maßnahme ist vor allem dann sinnvoll, wenn die
Verbrennungskraftmaschine über Schleppmomentreduzierungsmaßnahmen verfügt.
Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung im„Charge Sustaining“ Betriebsmodus sind eine deutliche Entlastung der Zustarteinrichtung aufgrund des Entfalls des Verbrennungskraftmaschine-Zustarts, ein Entfall der Responsenachteile aufgrund der direkten Lastübernahme der Verbrennungskraftmaschine, eine Steigerung des Komforts bei der Lastübernahme der Verbrennungskraftmaschine,
Emissionierungsvorteile durch ein geringeres Auskühlen der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine und ein Entfall von Einspritzungen zum Start der Verbrennungskraftmaschine, eine sofortige Betriebsbereitschaft der Verbrennungskraftmaschine bei geforderter Lastübernahme (da die
Verbrennungskraftmaschine-Peripherie wie die Fluidversorgung mit Öl, Wasser, Kraftstoff us w., im elektrischen Fahren aktiv bleibt), die Bauteilbelastung der
Verbrennungskraftmaschine sinkt durch den Entfall des Zustarts (z.B.
Kurbelwellenlager, Laufbuchsen...), eine Reduzierung bis Entfall von Leistungs- Vorhalten im elektrischen System für den Zustart und dessen Überbrückung in der Lastübernahme aus dem elektrischen Fahren heraus, der Entfall der energetischen Aufwände für den Zustart der Verbrennungskraftmaschine sowie eine Anwendbarkeit dieser einheitlichen Betriebsstrategie bei HEV, MHEV, PHEV für eine bessere Kundennachvollziehbarkeit und ein optimiertes Fahrerlebnis beim elektrischen Fahren.
Generell steht HEV, MHEV und PHEV für Hybrid Electric Vehicle (HEV), Mild Hybrid Electric Vehicle (MHEV) und Plugin Hybrid Electric Vehicle (PHEV).
Das vorgeschlagene Verfahren implementiert eine effiziente Betriebsstrategie, da erfindungsgemäß davon abgesehen wird, dass der Verbrennungsmotor in einem bestimmten Betriebsmodus abgekoppelt wird. Dies ist typischerweise gemäß dem Stand der Technik dann der Fall, falls der Ladezustand des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs gering ist und folglich wird in diesem Betriebsmodus der
Verbrennungsmotor oftmals angekoppelt und wieder abgekoppelt. So wird das entsprechende Kraftfahrzeug typischerweise mittels eines Elektromotors
angetrieben, welcher elektrische Energie benötigt. Ist jedoch der Ladezustand gering, so ist es häufiger notwendig einen Verbrennungsmotor zuzuschalten.
Herkömmliche Verfahren reagieren auf den Beschleunigungswunsch des Fahrers damit, dass der Elektromotor zwar generell weiter betrieben wird, additiv jedoch der Verbrennungsmotor hinzu gekoppelt wird. Somit wird die Batterie bzw. der
Energiespeicher des Kraftfahrzeugs geschont und der Verbrennungsmotor erzeugt einen zusätzlichen Schub. Durch dieses Einkoppeln und Auskoppeln des
Verbrennungsmotors ergeben sich jedoch erhebliche Nachteile, welche
erfindungsgemäß überwunden werden.
Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor im Modus„Charge Sustaining“ stets angekoppelt bleibt und somit auch dann angekoppelt bleibt, falls dieser gar keine Leistung bereitstellt. So wird stets der Elektromotor betrieben und bei einem zusätzlichen Bedarf an Leistung wird sodann der Verbrennungsmotor angetrieben. Hierzu ist es
erfindungsgemäß jedoch nicht notwendig den Verbrennungsmotor erst
hinzuzuschalten, da dieser stets mittels geschlossener Trennkupplung angekoppelt ist. Folglich wird also davon abgesehen, dass diverse Kupplungsvorgänge durchgeführt werden.
Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren kann eine Systemanordnung
wiederverwendet werden, wie sie bereits bekannt ist. Hierzu ist die bekannte
Systemanordnung derart anzusteuern, dass die Kupplungsvorgänge gemäß des vorgeschlagenen Verfahrens zum Umsetzen der effizienten Betriebsstrategie ausgeführt werden. Somit stellt sich erfindungsgemäß der Vorteil ein, dass die Erfindung mit einfachen technischen Mitteln umgesetzt werden kann und
insbesondere können bestimmte Kraftfahrzeuge einfach nachgerüstet werden.
Hierzu sind typischerweise keinerlei physische Anpassungen notwendig, sondern vielmehr kann das vorgeschlagene Verfahren in ein Steuergerät einprogrammiert werden und sodann ausgeführt werden.
Bei der verwendeten Trennkupplung kann es sich ebenfalls um eine herkömmliche Kupplung handeln, die dann in herkömmlicher Weise arbeitet, falls der
Schwellenwert überschritten wird. Dies heißt also, dass der Ladezustand des Kraftfahrzeugs ausreichend genug ist im Wesentlichen lediglich den Elektromotor zu betreiben und nur selten den Verbrennungsmotor zuzuschalten. Gemäß des vorgeschlagenen Verfahrens ist die Kupplung derart einzustellen, dass falls der Ladezustand den Schwellenwert unterschreitet, die Kupplung derart angesteuert wird, dass der Verbrennungsmotor angekoppelt wird und sodann ebenso lange nicht mehr ausgekoppelt wird, bis ein vorbestimmter Ladezustand wieder erreicht ist. Hierdurch wird vermieden, dass die Kupplungsvorgänge dann durchgeführt werden, falls der Ladezustand des Kraftfahrzeugs niedrig ist. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da gerade bei einem niedrigen Ladezustand des Kraftfahrzeugs öfter der Verbrennungsmotor hinzugeschaltet werden muss und somit ergeben sich wiederum die Nachteile, wie sie im Stand der Technik vorhanden sind. Diese werden erfindungsgemäß überwunden und bei einem niedrigen Ladezustand des Kraftfahrzeugs bleibt der Verbrennungsmotor stets angekoppelt.
Damit festgestellt werden kann, in welchem Betriebsmodus sich das Kraftfahrzeug befindet ist es vorteilhaft, den Ladezustand des Kraftfahrzeugs iterativ zu ermitteln. Hierbei wird der Ladezustand des Kraftfahrzeugs ausgemessen und folglich bestimmt, wie sehr der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs geladen ist. Hierdurch kann erkannt werden, ob typischerweise der Elektromotor alleine die geforderte Leistung aufbringen kann oder ob bei einem niedrigen Ladezustand häufig der Verbrennungsmotor zugeschaltet werden muss. Das Ermitteln des Ladezustands erfolgt iterativ, so das zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, wie der Ladezustand des Kraftfahrzeugs aktuell ist.
Der bereitgestellte Schwellenwert gibt an, ob ein Betriebsmodus vorliegt, nachdem typischerweise im Wesentlichen nur der Elektromotor den Antrieb bewerkstelligt oder aber ob häufig der Verbrennungsmotor hinzugeschaltet werden muss. Somit kann über den ermittelten Ladezustand und den bereitgestellten Schwellenwert bestimmt werden, welcher der bereits beschriebenen Antriebsmodi ausgewählt ist.
Dementsprechend kann dann bei einem Unterschreiten des bereitgestellten
Schwellenwerts das erfindungsgemäße Verfahren derart Anwendung finden, dass der Verbrennungsmotor angekoppelt wird und so lange nicht mehr ausgekoppelt wird, bis der bereitgestellte Schwellenwert wieder überschritten wird. Insgesamt lassen also der bereitgestellte Schwellenwert und der ermittelte Ladezustand einen Rückschluss auf den Betriebsmodus zu.
Da der Ladezustand des Kraftfahrzeugs iterativ ermittelt wird, nimmt der
Ladezustand typischerweise in jeder Iteration einen anderen Wert an. Generell ist es auch möglich, dass während der Fahrt der Energiespeicher wieder aufgeladen wird. Dies erfolgt zum Beispiel mittels einer Rekuperation. Somit steigt der Ladezustand des Kraftfahrzeugs wieder und der bereitgestellte Schwellenwert kann wieder überschritten werden. Sodann schaltet das Kraftfahrzeug in einen anderen
Betriebsmodus und es ist nicht mehr notwendig, dass der Verbrennungsmotor stets angekoppelt bleibt. Bei einem höheren Ladezustand wird der Verbrennungsmotor generell weniger benötigt und insofern kann bei einem Überschreiten des bereitgestellten Schwellenwerts das erfindungsgemäße Verfahren wieder abgeschaltet werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der bereitgestellte
Schwellenwert aus einem Betriebsmodus und/ oder aus einem Datenspeicher ausgelesen. Dies hat den Vorteil, dass die Kupplung mit dem Betriebsmodus gesteuert werden kann und folglich auch der bereitgestellte Schwellenwert in Abhängigkeit des Betriebsmodus gewählt werden kann. So ist es erfindungsgemäß möglich, dass der bereitgestellte Schwellenwert derjenige Schwellenwert ist, der zwischen den beiden beschriebenen Betriebsmodi wechselt. Damit zwischen den Betriebsmodi gewechselt werden kann, ist eben auch ein Schwellenwert notwendig, der angibt, ob die elektrische Energie des Kraftfahrzeugs gehalten werden soll oder aber ob es möglich ist, Energie weiterhin zu verbrauchen und somit ausschließlich elektrisch angetrieben zu fahren. So kann das vorgeschlagene Verfahren den bereitgestellten Schwellenwert aus einem Datenspeicher des Kraftfahrzeugs auslesen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt der bereitgestellte Schwellenwert einen niedrigen Ladezustand dar. Dies hat den Vorteil, dass der Schwellenwert dazu genutzt werden kann festzustellen, welcher Betriebsmodus gewählt wird und sich das erfindungsgemäße Verfahren dann aktiviert, falls ein niedriger Ladezustand vorherrscht. Ein Beispiel für einen niedrigen Ladezustand des Energiespeichers ist beispielsweise 10%, 15%, 20%, 25% oder 30%. Dies kann je nach Bauart des Kraftfahrzeugs variieren und kann beispielsweise von dem
Hersteller konfiguriert werden. Der niedrige Ladezustand ist dafür verantwortlich, welcher Betriebsmodus ausgewählt wird und dies wird erfindungsgemäß ebenfalls berücksichtigt. So ist das vorgeschlagene Verfahren besonders bei einem niedrigen Ladezustand vorteilhaft.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung entspricht ein
Unterschreiten des bereitgestellten Schwellenwertes einem„Charge
Sustaining“ Betriebsmodus. Dies hat den Vorteil, dass derjenige Betriebsmodus ausgewählt werden kann, bei dem die erfindungsgemäßen Vorteile am deutlichsten in Erscheinung treten. Der genannte Betriebsmodus wird typischerweise dann eingeschaltet, falls sich das Kraftfahrzeug in einem niedrigen Ladezustand befindet. D.h. also, dass der elektrische Energiespeicher des Kraftfahrzeugs wenig geladen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zum Ankuppeln des Verbrennungsmotors die Trennkupplung geschlossen. Dies hat den Vorteil, dass auch eine herkömmliche Systemanordnung verwendet werden kann, welche erfindungsgemäß angesteuert wird. So kann eine herkömmliche Trennkupplung verwendet werden, die erfindungsgemäß derart gesteuert wird, dass bei einem niedrigen Ladezustand der Verbrennungsmotor stets angekoppelt bleibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der
Verbrennungsmotor von dem Elektromotor mitgeschleppt. Dies hat den Vorteil, dass der Verbrennungsmotor an sich nicht betrieben werden muss und darüber hinaus auch nicht abgekoppelt werden muss. So arbeitet der Elektromotor wie bisher und schleppt den Verbrennungsmotor lediglich mit, was verhindert, dass der
Verbrennungsmotor abgekoppelt und wieder angekoppelt werden muss.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bezüglich des Verbrennungsmotors eine Schleppmomentreduzierung durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Nachteile des Schleppens unterbunden werden bzw. minimiert werden. So kann hier Energie eingespart werden und der Elektromotor muss nicht unnötig Energie dafür aufbringen, dass der Verbrennungsmotor angekoppelt mitgeschleppt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt das Hybrid- Kraftfahrzeug als ein Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeug vor. Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass herkömmliche Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeuge wiederverwendet werden können und insbesondere können diese Kraftfahrzeuge mit geringem technischem Aufwand nachgerüstet werden. So kann ein herkömmliches Hybrid- Kraftfahrzeug verwendet werden, welches lediglich bezüglich der Steuerelemente angepasst wird, dass der Verbrennungsmotor bei einem niedrigen Ladezustand stets angekoppelt ist. Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Systemanordnung zum Umsetzen einer effizienten Betriebsstrategie für Hybrid-Kraftfahrzeuge, wobei zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor eine Trennkupplung zur Zuschaltung des Verbrennungsmotors zum Antrieb angeordnet ist, aufweisend eine Sensorik eingerichtet zum iterativen Ermitteln eines Ladezustands des Kraftfahrzeugs, wobei bei einem ermittelten Ladezustand unterhalb eines bereitgestellten Schwellenwerts der Verbrennungsmotor angekoppelt wird, solange bis der ermittelte Ladezustand den bereitgestellten Schwellenwert wieder überschreitet.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit
Steuerbefehlen, welche das Verfahren ausführen und die vorgeschlagene
Anordnung betreiben, wenn sie auf einem Computer zur Ausführung gebracht werden.
Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, dass das Verfahren zum Betreiben der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Einheiten bzw. der Systemanordnung verwendet werden kann. Ferner eignen sich die vorgeschlagenen Vorrichtungen und Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Somit implementiert jeweils die Vorrichtung strukturelle Merkmale, welche geeignet sind, das entsprechende Verfahren auszuführen. Die strukturellen Merkmale können jedoch auch als Verfahrensschritte ausgestaltet werden. Auch hält das
vorgeschlagene Verfahren Schritte zur Umsetzung der Funktion der strukturellen Merkmale bereit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aspekte der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Ebenso können die vorstehend genannten und die hier weiter ausgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Funktionsähnliche oder identische Bauteile oder Komponenten sind teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele verwendeten Begriffe „links“,„rechts“,„oben“ und„unten“ beziehen sich auf die Zeichnungen in einer Ausrichtung mit normal lesbarer Figurenbezeichnung bzw. normal lesbaren Bezugszeichen. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließend zu verstehen, sondern haben beispielhaften Charakter zur Erläuterung der Erfindung. Die detaillierte Beschreibung dient der Information des Fachmanns, daher werden bei der Beschreibung bekannte Schaltungen, Strukturen und
Verfahren nicht im Detail gezeigt oder erläutert, um das Verständnis der
vorliegenden Beschreibung nicht zu erschweren. In den Figuren zeigen:
Figur 1 : ein schematisches Blockschaltbild einer P2-Flybrid-Topologie, wie sie erfindungsgemäß Einsatz findet; und
Figur 2: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Umsetzen einer effizienten Betriebsstrategie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild eine P2-Flybrid-Topologie, wobei links der Verbrennungsmotor und rechts die Antriebswelle angetragen sind. Mittig ist der Elektromotor eingezeichnet, welcher mittels einer Trennkupplung KO mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist. Oben und unten sind die Räder
eingezeichnet. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor treiben gemeinsam die Eingangswelle des Getriebes an und die Momente von Verbrennungsmotor und Elektromotor addieren sich zu einem Getriebeeingangsmoment.
Figur 2 zeigt in einem schematischen Ablaufdiagramm ein Verfahren zum Umsetzen einer effizienten Betriebsstrategie für Flybrid-Kraftfahrzeuge, wobei zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor eine Trennkupplung zur Zuschaltung des Verbrennungsmotors zum Antrieb angeordnet ist, aufweisend ein iteratives Ermitteln 100 eines Ladezustands des Kraftfahrzeugs, wobei bei einem ermittelten 100 Ladezustand unterhalb eines bereitgestellten 101 Schwellenwerts der
Verbrennungsmotor angekuppelt 102 wird, solange bis der ermittelte 100
Ladezustand den bereitgestellten 101 Schwellenwert wieder überschreitet.
Der Fachmann erkennt hierbei, dass die Schritte weitere Unterschritte aufweisen können und insbesondere, dass die Verfahrensschritte jeweils iterativ und/ oder dann in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können. Vorliegend nicht gezeigt ist ein Datenspeicher oder ein computerlesbares Medium mit einem Computerprogrammprodukt aufweisend Steuerbefehle, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren bzw. die vorgeschlagene
Systemanordnung betreiben, wenn sie auf einem Computer zur Ausführung gebracht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Umsetzen einer effizienten Betriebsstrategie für Hybrid- Kraftfahrzeuge, wobei zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor eine Trennkupplung zur Zuschaltung des Verbrennungsmotors zum Antrieb angeordnet ist, aufweisend:
- ein iteratives Ermitteln (100) eines Traktionsbatterie-Ladezustands des
Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass
- bei einem ermittelten (100) Ladezustand unterhalb eines bereitgestellten (101 ) Schwellenwerts der Verbrennungsmotor angekuppelt (102) wird, solange bis der ermittelte (100) Ladezustand den bereitgestellten (101 ) Schwellenwert wieder überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der bereitgestellte
(101 ) Schwellenwert aus einem Betriebsmodus und/ oder aus einem Datenspeicher ausgelesen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
bereitgestellte (101 ) Schwellenwert einen niedrigen Ladezustand darstellt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bereitgestellte (101 ) Schwellenwert einem„Charge
Sustaining“ Betriebsmodus entspricht. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ankoppeln (102) des Verbrennungsmotors die Trennkupplung
geschlossen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor von dem Elektromotor mitgeschleppt wird. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des Verbrennungsmotors eine Schleppmomentreduzierung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybrid-Kraftfahrzeug als ein Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeug vorliegt.
9. Systemanordnung zum Umsetzen einer effizienten Betriebsstrategie für Hybrid- Kraftfahrzeuge, wobei zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor eine Trennkupplung zur Zuschaltung des Verbrennungsmotors zum Antrieb angeordnet ist, aufweisend:
- eine Sensorik eingerichtet zum iterativen Ermitteln (100) eines Ladezustands des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass
- bei einem ermittelten (100) Ladezustand unterhalb eines bereitgestellten (101 ) Schwellenwerts der Verbrennungsmotor angekuppelt (102) wird, solange bis der ermittelte (100) Ladezustand den bereitgestellten (101 ) Schwellenwert wieder überschreitet.
10. Com puterprogramm produkt mit Steuerbefehlen, welche das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführen, wenn sie auf einem Computer zur
Ausführung gebracht werden.
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