WO2023066584A1 - Optimized range of a hybrid vehicle with low fuel level - Google Patents

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WO2023066584A1
WO2023066584A1 PCT/EP2022/076256 EP2022076256W WO2023066584A1 WO 2023066584 A1 WO2023066584 A1 WO 2023066584A1 EP 2022076256 W EP2022076256 W EP 2022076256W WO 2023066584 A1 WO2023066584 A1 WO 2023066584A1
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Marcel Freimuth
Richard Cunrath
Joerg Herrmann
Konstantin Baron
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Definitions

  • the invention relates to a control system for directing energy flows in a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor for driving the hybrid vehicle, and a hybrid vehicle with such a control system.
  • the electrical energy from the battery which is typically primarily available at high voltage for the drive, is used at a lower voltage (typically 12 V) for ancillary components of the vehicle such as control systems, temperature control systems and other auxiliary systems such as power windows becomes.
  • WO 2017/148814 A1 relates to a method for operating a hybrid vehicle having an electrical energy store with an electric drive and an internal combustion engine, in which a special mode can be activated by actuating a defined control element, in which a special drive operating strategy for the internal combustion engine is triggered when the electric drive is switched off, through which an increased charging gradient is achieved if the current state of charge is below a desired state of charge or at least below a lower tolerance threshold with regard to a desired state of charge.
  • the drive strategy is preferably activated and partial electric driving is permitted.
  • a desired state of charge of the energy store can be configured by the driver.
  • the battery While, as mentioned above, in order to avoid emissions as much as possible, the battery is primarily used in its high state of charge to supply the majority of the drive power of the hybrid vehicle Auxiliary units with low voltage and, for safety reasons, a complete discharge of the battery is undesirable. For this reason, the internal combustion engine is typically used to maintain the battery in a predetermined range between a lower and a higher state of charge. For example, if the state of charge falls below a limit, the battery is recharged to a limit above it, and the cycle can repeat. However, if fuel is scarce in the hybrid vehicle, part of the fuel would still be used according to this procedure so that the battery does not fall below the minimum charge level specified for the battery, but to keep it within a certain charge level band by charging.
  • a first aspect of the invention relates to a control system for directing energy flows in a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor for driving the hybrid vehicle, the control system being designed to supply electrical energy when the level in a tank with fuel for the internal combustion engine is above a predetermined limit from a battery with a maximum permissible power from a maximum state of charge of the battery by discharging the battery up to a first limit value with regard to the state of charge of the battery to the electric motor for driving the hybrid vehicle, and for a state of charge of the battery between the first limit value and a second limit below the first limit value with decreasing power to the electric motor, and when the state of charge of the battery falls below a third limit value, to supply electrical power generated by the internal combustion engine to the battery for charging, in particular until the first limit value is reached, and wherein the control system is designed to do this , if the tank level is below the specified limit, carry out the procedure for a level above the specified limit, but with at least one of the following measures:
  • the range of a hybrid vehicle is significantly increased in cases of lower filling levels of the tank with fuel for the internal combustion engine of the hybrid vehicle. While this can be at the expense of comfort for the driver of the vehicle in the passenger compartment, or can have a slightly negative effect on the life of the battery or on the available performance of the hybrid vehicle, for example when accelerating or at maximum achievable speeds, the hybrid vehicle can break down advantageously be delayed so that the next petrol station or nearest charging station can still be reached.
  • the third limit value with regard to the state of charge of the battery lies between the first limit value and the second limit value.
  • the control system has an interaction unit, the interaction unit being designed to display the respective measure to a driver of the hybrid vehicle and to carry out the respective measure only after confirmation by the driver of the hybrid vehicle at the interaction unit.
  • control system is designed to carry out all measures when the tank fill level is below the specified limit.
  • control system is designed to only carry out the measures when the filling level of the tank is below the predetermined limit if the state of charge of the battery is below a fourth limit value.
  • the fourth limit value is equal to the third limit value.
  • control system is designed to determine the fourth limit value as a function of a currently specified route and the electrical energy required from the battery to reach a destination on the specified route in such a way that a state of charge of the battery is at the fourth limit value of the target is sufficient.
  • control system is designed to carry out the measures applied dynamically, i. H. continuously depending on a current vehicle status and / or a state of charge of the battery and / or a level of the tank and / or depending on a planned route of the hybrid vehicle.
  • control system is designed to determine and store the number of times at least the measure "reduction or complete omission of the use of electrical energy from the battery for temperature regulation of the battery" has been carried out, and after a predetermined number limit has been reached, the to prevent further execution of at least this measure and / or to issue a warning message to the driver of the vehicle.
  • a further aspect of the invention relates to a hybrid vehicle with a control system as described above and below.
  • Figure 2 A performance versus state of charge diagram of the hybrid vehicle battery according to an approach for higher fuel levels.
  • the control system 1 shows a hybrid vehicle 3 with a control system 1 for directing energy flows in the hybrid vehicle 3 . If the fill level of the fuel tank for the internal combustion engine 5 is above a predetermined limit of 10% fill level, the control system 1 works with the following procedure, which is shown in FIG from a maximum state of charge of the battery 9 by discharging the battery 9 up to a first limit value A (see Fig. 2) with regard to the state of charge of the battery 9 to the electric motor 7 for driving the hybrid vehicle 3, and for a state of charge of the battery 9 passed between the first limit value A and a second limit value B below the first limit value A with decreasing power to the electric motor 7. This is shown in FIG.
  • a third limit value C on the other hand, electrical power generated by the internal combustion engine 5 is supplied to the battery 9 for charging, in particular until the first limit value A is reached.
  • the power P is therefore positively defined above the horizontal axis 'SoC', which means that the battery 9 is initially discharged. If the battery is discharged from the maximum state of charge D to such an extent that point C is reached, however, the battery 9 is charged again until the state of charge at point A is reached.
  • control system 1 can modify this procedure after corresponding confirmation at an interaction unit 11 by the driver of the hybrid vehicle 3: If the filling level of the tank is below the specified limit, the driver of the hybrid vehicle 3 is offered the opportunity to carry out at least one of the following measures, which he can carry out individually can choose:

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Abstract

The invention relates to a control system (1) for controlling energy flows in a hybrid vehicle (3) that comprises an internal combustion engine (5) and an electric motor (7) driving the hybrid vehicle (3), the control system (1) being designed to proceed, at a fill level of the reservoir below the predetermined limit, as if the fill level were above the predetermined level, however while taking additional measures.

Description

OPTIMIERTE REICHWEITE EINES HYBRIDFAHRZEUGS MIT NIEDRIGEM TREIBSTOFFSTAND OPTIMIZED RANGE OF A LOW FUEL HYBRID VEHICLE
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Lenken von Energieflüssen in einem Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem elektrischen Motor zum Antrieb des Hybridfahrzeugs, sowie ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Steuersystem. The invention relates to a control system for directing energy flows in a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor for driving the hybrid vehicle, and a hybrid vehicle with such a control system.
In einem Hybridfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Batterie stehen prinzipiell zwei Energiequellen zum Antrieb des Hybridfahrzeugs zur Verfügung. Solange ausreichend Kraftstoff im Tank für die Verbrennungskraftmaschine sowie der Ladezustand der Batterie ausreichend hoch ist, könnte frei gewählt werden, ob das Fahrzeug rein elektrisch angetrieben wird, oder lediglich mithilfe des Kraftstoffs, wobei auch Mischformen denkbar sind und insbesondere die Verbrennungskraftmaschine zum Erzeugen elektrischer Leistung für das Aufladen der Batterie verwendet werden kann. Zur Reduktion von Emissionen bei der Verbrennung des Kraftstoffs wird typischerweise bevorzugt zumindest so lange hauptsächlich oder vollständig elektrische Energie der Batterie zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet, wie diese Batterie einen ausreichend hohen Ladezustand aufweist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die elektrische Energie der Batterie, welche typischerweise für den Antrieb primär mit hoher Spannung zur Verfügung steht, mit niedrigerer Spannung (typischerweise 12 V) für Nebenaggregate des Fahrzeugs wie Steuersysteme, Temperatur-Regelungssysteme und andere Hilfssysteme wie elektrische Fensterheber verwendet wird. In a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric battery, there are in principle two energy sources available for driving the hybrid vehicle. As long as there is enough fuel in the tank for the internal combustion engine and the charge level of the battery is sufficiently high, one could freely choose whether the vehicle is powered purely electrically or only with the help of the fuel, although mixed forms are also conceivable and in particular the internal combustion engine for generating electrical power for can be used to charge the battery. In order to reduce emissions during the combustion of the fuel, electrical energy from the battery is typically preferably used at least as long as mainly or completely to drive the vehicle, as long as this battery has a sufficiently high state of charge. It should be noted that the electrical energy from the battery, which is typically primarily available at high voltage for the drive, is used at a lower voltage (typically 12 V) for ancillary components of the vehicle such as control systems, temperature control systems and other auxiliary systems such as power windows becomes.
Im Stand der Technik sind Methoden bekannt, um die Verteilung der Energie der Batterie und der Energie aus der Verbrennungskraftmaschine möglichst optimal zu gestalten. Hierzu betrifft die WO 2017/148814 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges mit einem Elektroantrieb und mit einem Verbrennungsmotor, bei dem ein spezieller Modus durch Betätigung eines definierten Bedienelements aktivierbar ist, bei dem eine Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie für den Verbrennungsmotor bei ausgeschaltetem Elektroantrieb ausgelöst wird, durch die ein erhöhter Ladegradient erreicht wird, sofern der aktuelle Ladezustand unterhalb eines Wunsch-Ladezustands oder zumindest unterhalb einer unteren Toleranzschwelle im Hinblick auf einen Wunsch-Ladezustand liegt. Methods are known in the prior art for making the distribution of the energy from the battery and the energy from the internal combustion engine as optimal as possible. In this regard, WO 2017/148814 A1 relates to a method for operating a hybrid vehicle having an electrical energy store with an electric drive and an internal combustion engine, in which a special mode can be activated by actuating a defined control element, in which a special drive operating strategy for the internal combustion engine is triggered when the electric drive is switched off, through which an increased charging gradient is achieved if the current state of charge is below a desired state of charge or at least below a lower tolerance threshold with regard to a desired state of charge.
Liegt beispielsweise hierbei der aktuelle Ladezustand oberhalb eines Wunsch- Ladezustands oder zumindest oberhalb einer oberen Toleranzschwelle, ist elektrisches Fahren erlaubt. Liegt der aktuelle Ladezustand unterhalb einer oberen Toleranzschwelle und oberhalb einer unteren Toleranzschwelle, wird vorzugsweise die Antriebsstrategie aktiviert und teilweise elektrisches Fahren erlaubt. Ein Wunsch-Ladezustand des Energiespeichers ist durch den Fahrer konfigurierbar. If, for example, the current state of charge is above a desired state of charge or at least above an upper tolerance threshold, this is electric driving permitted. If the current state of charge is below an upper tolerance threshold and above a lower tolerance threshold, the drive strategy is preferably activated and partial electric driving is permitted. A desired state of charge of the energy store can be configured by the driver.
Während, wie oben erwähnt, zur möglichst großen Vermeidung von Emissionen primär die Batterie in ihren hohen Ladezuständen dazu verwendet wird, um den größten Teil der Antriebsleistung des Hybridfahrzeugs zu liefern, ist wegen der oben erwähnten weiteren Funktion der elektrischen Versorgung einer solchen Hochvolt-Batterie von Nebenaggregaten mit niederer Spannung sowie aus Sicherheitsgründen eine vollständige Entladung der Batterie unerwünscht. Aus diesem Grund wird typischerweise die Verbrennungskraftmaschine dazu verwendet, die Batterie in einem vorgegebenen Bereich zwischen einem niedrigeren und einem höheren Ladezustand zu halten. Sinkt beispielsweise der Ladezustand unter einen Grenzwert, wird die Batterie bis zu einem darüber liegenden Grenzwert wieder aufgeladen, und der Zyklus kann sich wiederholen. Wird jedoch im Hybridfahrzeug der Kraftstoff knapp, so würde nach diesem Vorgehen trotzdem ein Teil des Treibstoffs dazu verwendet, die Batterie nicht unter den somit vorgegebenen kleinsten Ladezustand der Batterie fallen zu lassen, sondern diese durch Aufladen in einem gewissen Ladezustand-Band zu halten. While, as mentioned above, in order to avoid emissions as much as possible, the battery is primarily used in its high state of charge to supply the majority of the drive power of the hybrid vehicle Auxiliary units with low voltage and, for safety reasons, a complete discharge of the battery is undesirable. For this reason, the internal combustion engine is typically used to maintain the battery in a predetermined range between a lower and a higher state of charge. For example, if the state of charge falls below a limit, the battery is recharged to a limit above it, and the cycle can repeat. However, if fuel is scarce in the hybrid vehicle, part of the fuel would still be used according to this procedure so that the battery does not fall below the minimum charge level specified for the battery, but to keep it within a certain charge level band by charging.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die energetische Verteilung zwischen der Energie aus der Batterie und der Verbrennungskraftmaschine bei knapp werdendem Kraftstoff der Verbrennungskraftmaschine so zu optimieren, dass die Reichweite des Hybridfahrzeugs vergrößert wird. It is therefore an object of the invention to optimize the distribution of energy between the energy from the battery and the internal combustion engine when the internal combustion engine is running out of fuel in such a way that the range of the hybrid vehicle is increased.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Lenken von Energieflüssen in einem Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem elektrischen Motor zum Antrieb des Hybridfahrzeugs, wobei das Steuersystem dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand eines Tanks mit Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine oberhalb eines vorgegebenen Limits elektrische Energie aus einer Batterie mit einer hochstzulässigen Leistung von einem maximalen Ladezustand der Batterie durch Entladung der Batterie bis hin zu einem ersten Grenzwert bezüglich des Ladezustands der Batterie zum elektrischen Motor für den Antrieb des Hybridfahrzeugs zu leiten, und für einen Ladezustand der Batterie zwischen dem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert unterhalb des ersten Grenzwerts mit abnehmender Leistung zum elektrischen Motor zu leiten, und beim Unterschreiten eines dritten Grenzwerts bezüglich des Ladezustands der Batterie mittels der Verbrennungskraftmaschine erzeugte elektrische Leistung der Batterie zum Aufladen insbesondere bis zum Erreichen des ersten Grenzwerts zuzuführen, und wobei das Steuersystem dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits die Vorgehensweise für einen Füllstand oberhalb des vorgegebenen Limits auszuführen, jedoch mit zumindest einer der folgenden Maßnahmen: A first aspect of the invention relates to a control system for directing energy flows in a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor for driving the hybrid vehicle, the control system being designed to supply electrical energy when the level in a tank with fuel for the internal combustion engine is above a predetermined limit from a battery with a maximum permissible power from a maximum state of charge of the battery by discharging the battery up to a first limit value with regard to the state of charge of the battery to the electric motor for driving the hybrid vehicle, and for a state of charge of the battery between the first limit value and a second limit below the first limit value with decreasing power to the electric motor, and when the state of charge of the battery falls below a third limit value, to supply electrical power generated by the internal combustion engine to the battery for charging, in particular until the first limit value is reached, and wherein the control system is designed to do this , if the tank level is below the specified limit, carry out the procedure for a level above the specified limit, but with at least one of the following measures:
- Herabsetzung des dritten Grenzwerts zu niedrigeren Ladezuständen; - Reduction of the third limit to lower states of charge;
- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung für das Aufladen und/oder für das Entladen der Batterie, insbesondere bei einem Ladezustand der Batterie zwischen dem ersten Grenzwert und dem dritten Grenzwert oder zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert; - Reduction of the maximum permissible electrical power for charging and/or for discharging the battery, in particular when the battery charge state is between the first limit value and the third limit value or between the first limit value and the second limit value;
- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie für eine Temperaturregelung der Batterie; - reduction or complete omission of the use of electrical energy of the battery for a temperature control of the battery;
- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie für eine Temperaturregelung der Fahrgastzelle des Hybridfahrzeugs; - reduction or complete omission of the use of electrical energy of the battery for a temperature control of the passenger compartment of the hybrid vehicle;
- Anpassung der relativen Lage des ersten und zweiten Grenzwertes; - Adjustment of the relative position of the first and second limit values;
- Verlegung des dritten Grenzwerts von der ursprünglichen Lage zwischen dem ersten und zweiten Grenzwert auf einen Ladezustand an oder unterhalb des zweiten Grenzwerts; - moving the third threshold from the original position between the first and second thresholds to a state of charge at or below the second threshold;
- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung beim Entladen der Batterie abhängig von einer gegenüber einem Standardwert herabgesetzten zulässigen Temperatur der Batterie. - Reduction of the maximum permissible electrical power when discharging the battery depending on a permissible temperature of the battery that is lower than a standard value.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass die Reichweite eines Hybridfahrzeugs in Fällen von niedrigeren Füllständen des Tanks mit Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine des Hybridfahrzeugs erheblich gesteigert wird. Während dies zwar zulasten des Komforts für den Fahrer des Fahrzeugs in der Fahrgastzelle gehen kann, oder auch sich geringfügig negativ auf die Lebensdauer der Batterie oder auch auf die verfügbare Leistung des Hybridfahrzeugs beispielsweise bei Beschleunigungsvorgängen oder maximal erreichbaren Geschwindigkeiten auswirken kann, kann ein Liegenbleiben des Hybridfahrzeugs vorteilhaft hinausgezögert werden, sodass die nächste Tankstelle oder nächstliegende Ladestation noch erreicht werden kann. It is an advantageous effect of the invention that the range of a hybrid vehicle is significantly increased in cases of lower filling levels of the tank with fuel for the internal combustion engine of the hybrid vehicle. While this can be at the expense of comfort for the driver of the vehicle in the passenger compartment, or can have a slightly negative effect on the life of the battery or on the available performance of the hybrid vehicle, for example when accelerating or at maximum achievable speeds, the hybrid vehicle can break down advantageously be delayed so that the next petrol station or nearest charging station can still be reached.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der dritte Grenzwert bezüglich des Ladezustands der Batterie zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Steuersystem eine Interaktionseinheit auf, wobei die Interaktionseinheit dazu ausgeführt ist, die jeweilige Maßnahme einem Fahrer des Hybridfahrzeugs anzuzeigen und die jeweilige Maßnahme nur auf eine Bestätigung des Fahrers des Hybridfahrzeugs an der Interaktionseinheit hin auszuführen. According to an advantageous embodiment, the third limit value with regard to the state of charge of the battery lies between the first limit value and the second limit value. According to a further advantageous embodiment, the control system has an interaction unit, the interaction unit being designed to display the respective measure to a driver of the hybrid vehicle and to carry out the respective measure only after confirmation by the driver of the hybrid vehicle at the interaction unit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits alle Maßnahmen auszuführen. According to a further advantageous embodiment, the control system is designed to carry out all measures when the tank fill level is below the specified limit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits die Maßnahmen nur dann auszuführen, wenn der Ladezustand der Batterie unterhalb eines vierten Grenzwerts liegt. According to a further advantageous embodiment, the control system is designed to only carry out the measures when the filling level of the tank is below the predetermined limit if the state of charge of the battery is below a fourth limit value.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der vierte Grenzwert gleich dem dritten Grenzwert. According to a further advantageous embodiment, the fourth limit value is equal to the third limit value.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, den vierten Grenzwert abhängig von einer aktuell vorgegebenen Route und der notwendigen elektrischen Energie aus der Batterie für ein Erreichen eines Ziels der vorgegebenen Route so zu ermitteln, dass ein Ladezustand der Batterie am vierten Grenzwert zur Erreichung des Ziels ausreichend ist. According to a further advantageous embodiment, the control system is designed to determine the fourth limit value as a function of a currently specified route and the electrical energy required from the battery to reach a destination on the specified route in such a way that a state of charge of the battery is at the fourth limit value of the target is sufficient.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, die angewendeten Maßnahmen dynamisch auszuführen, d. h. laufend abhängig von einem jeweils aktuellen Fahrzeugzustand und/oder einem Ladezustand der Batterie und/ oder einem Füllstand des Tanks und/oder abhängig von einer geplanten Route des Hybridfahrzeugs anzupassen. According to a further advantageous embodiment, the control system is designed to carry out the measures applied dynamically, i. H. continuously depending on a current vehicle status and / or a state of charge of the battery and / or a level of the tank and / or depending on a planned route of the hybrid vehicle.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, die Zahl der Ausführungen zumindest der Maßnahme "Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie für eine Temperaturregelung der Batterie " zu ermitteln und abzuspeichern, und nach dem Erreichen einer vorgegebenen Grenze der Zahl die weitere Ausführung zumindest dieser Maßnahme zu verhindern und/oder dem Fahrer des Fahrzeugs eine Warnmeldung auszugeben. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem Steuersystem wie oben und im Folgenden beschrieben. According to a further advantageous embodiment, the control system is designed to determine and store the number of times at least the measure "reduction or complete omission of the use of electrical energy from the battery for temperature regulation of the battery" has been carried out, and after a predetermined number limit has been reached, the to prevent further execution of at least this measure and / or to issue a warning message to the driver of the vehicle. A further aspect of the invention relates to a hybrid vehicle with a control system as described above and below.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Hybridfahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Steuersystem vorstehend gemachten Ausführungen. Advantages and preferred developments of the proposed hybrid vehicle result from an analogous and analogous transfer of the statements made above in connection with the proposed control system.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail-if necessary with reference to the drawing. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1: Ein Hybridfahrzeug mit einem Steuersystem zum Lenken von Energieflüssen in dem Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1: A hybrid vehicle with a control system for directing energy flows in the hybrid vehicle according to an embodiment of the invention.
Fig. 2: Ein Leistungs-Ladezustands-Diagramm der Batterie des Hybridfahrzeugs gemäß einer Vorgehensweise für höhere Kraftstofffüllstände. Figure 2: A performance versus state of charge diagram of the hybrid vehicle battery according to an approach for higher fuel levels.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. The representations in the figures are schematic and not to scale.
Fig. 1 zeigt ein Hybridfahrzeug 3 mit einem Steuersystem 1 zum Lenken von Energieflüssen in dem Hybridfahrzeug 3. Das Hybridfahrzeug 3 weist eine mit Benzin als Kraftstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine 5 und einen elektrischen Motor 7 zum Antrieb des Hybridfahrzeugs 3 auf. Liegt der Füllstand des Kraftstoff-Tanks für die Verbrennungskraftmaschine 5 oberhalb eines vorgegebenen Limits von 10% Füllstand, arbeitet das Steuersystem 1 mit folgender Vorgehensweise, die in der Fig. 2 dargestellt ist: Elektrische Energie wird aus einer Batterie 9 mit einer absolut gesehen hochstzulässigen Leistung von einem maximalen Ladezustand der Batterie 9 durch Entladung der Batterie 9 bis hin zu einem ersten Grenzwert A (siehe Fig. 2) bezüglich des Ladezustands der Batterie 9 zum elektrischen Motor 7 für den Antrieb des Hybridfahrzeugs 3 zu geleitet, und für einen Ladezustand der Batterie 9 zwischen dem ersten Grenzwert A und einem zweiten Grenzwert B unterhalb des ersten Grenzwerts A mit abnehmender Leistung zum elektrischen Motor 7 geleitet. Dies ist in der Fig. 2 dargestellt, wobei dort eine horizontale Achse ,SoC‘ (= „State of Charge“, = Ladezustand der Batterie) und eine vertikale Achse ,P‘ (elektrische Leistung beim Entladen oder Aufladen der Batterie) ein Diagramm für die Entladung bzw. Aufladung der Batterie 9 definieren. Beim Unterschreiten eines dritten Grenzwerts C bezüglich des Ladezustands der Batterie 9 wird dagegen mittels der Verbrennungskraftmaschine 5 erzeugte elektrische Leistung der Batterie 9 zum Aufladen insbesondere bis zum Erreichen des ersten Grenzwerts A zugeführt. Oberhalb der horizontalen Achse ,SoC‘ ist die Leistung P daher positiv definiert, das heißt, dass die Batterie 9 zunächst entladen wird. Ist die Batterie soweit vom maximalen Ladezustand D kommend entladen, dass der Punkt C erreicht wird, wird jedoch die Batterie 9 wieder bis zum Erreichen des Ladezustands an Punkt A aufgeladen. Das Steuersystem 1 kann jedoch nach entsprechender Bestätigung an einer Interaktionseinheit 11 durch den Fahrer des Hybridfahrzeugs 3 diese Vorgehensweise modifizieren: Liegt der Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits, wird dem Fahrer des Hybridfahrzeugs 3 angeboten, zumindest eine der folgenden Maßnahmen auszuführen, die er einzeln auswählen kann: 1 shows a hybrid vehicle 3 with a control system 1 for directing energy flows in the hybrid vehicle 3 . If the fill level of the fuel tank for the internal combustion engine 5 is above a predetermined limit of 10% fill level, the control system 1 works with the following procedure, which is shown in FIG from a maximum state of charge of the battery 9 by discharging the battery 9 up to a first limit value A (see Fig. 2) with regard to the state of charge of the battery 9 to the electric motor 7 for driving the hybrid vehicle 3, and for a state of charge of the battery 9 passed between the first limit value A and a second limit value B below the first limit value A with decreasing power to the electric motor 7. This is shown in FIG. 2, where a horizontal axis 'SoC' (= "State of Charge", = state of charge of the battery) and a vertical axis 'P' (electrical power when discharging or charging the battery) are a diagram for the discharge or Define charging of the battery 9. If the state of charge of the battery 9 falls below a third limit value C, on the other hand, electrical power generated by the internal combustion engine 5 is supplied to the battery 9 for charging, in particular until the first limit value A is reached. The power P is therefore positively defined above the horizontal axis 'SoC', which means that the battery 9 is initially discharged. If the battery is discharged from the maximum state of charge D to such an extent that point C is reached, however, the battery 9 is charged again until the state of charge at point A is reached. However, the control system 1 can modify this procedure after corresponding confirmation at an interaction unit 11 by the driver of the hybrid vehicle 3: If the filling level of the tank is below the specified limit, the driver of the hybrid vehicle 3 is offered the opportunity to carry out at least one of the following measures, which he can carry out individually can choose:
- Herabsetzung des dritten Grenzwerts C zu niedrigeren Ladezuständen; - reduction of the third limit value C to lower states of charge;
- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung für das Aufladen und/oder für das Entladen der Batterie 9, insbesondere bei einem Ladezustand der Batterie 9 zwischen dem ersten Grenzwert A und dem dritten Grenzwert C oder zwischen dem ersten Grenzwert A und dem zweiten Grenzwert B; - Reduction of the maximum permissible electrical power for charging and / or for discharging the battery 9, in particular when the battery 9 is between the first limit value A and the third limit value C or between the first limit value A and the second limit value B;
- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie 9 für eine Temperaturregelung der Batterie 9; - reduction or complete omission of the use of electrical energy of the battery 9 for a temperature control of the battery 9;
- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie 9 für eine Temperaturregelung der Fahrgastzelle des Hybridfahrzeugs 3; - reduction or complete omission of the use of electric energy of the battery 9 for a temperature control of the passenger compartment of the hybrid vehicle 3;
- Anpassung der relativen Lage des ersten A und zweiten Grenzwertes B; - Adjustment of the relative position of the first A and second limit value B;
- Verlegung des dritten Grenzwerts C von der ursprünglichen Lage zwischen dem ersten und zweiten Grenzwert auf einen Ladezustand an oder unterhalb des zweiten Grenzwerts; - moving the third limit value C from the original position between the first and second limit values to a state of charge at or below the second limit value;
- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung beim Entladen der Batterie 9 abhängig von einer gegenüber einem Standardwert herabgesetzten zulässigen Temperatur der Batterie 9. - Reduction of the maximum permissible electrical power when discharging the battery 9 depending on a reduced permissible temperature of the battery 9 compared to a standard value.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird. Although the invention has been illustrated and explained in more detail by means of preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the protective scope of the invention. It is therefore clear that a large number of possible variations exist. It is also understood that the exemplary embodiments given are really only examples and should not be construed as limiting in any way the scope, applications or configuration of the invention. Rather, the preceding description and the Description of the figures enables the person skilled in the art to concretely implement the exemplary embodiments, whereby the person skilled in the art, knowing the disclosed inventive idea, can make a variety of changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, without leaving the scope of protection is defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.
Bezugszeichenliste Reference List
I Steuersystem 3 Hybridfahrzeug I Control system 3 hybrid vehicle
5 Verbrennungskraftmaschine5 internal combustion engine
7 elektrischer Motor 7 electric motor
9 Batterie 9 battery
I I Interaktionseinheit I I interaction unit

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Steuersystem (1) zum Lenken von Energieflüssen in einem Hybridfahrzeug (3) mit einer Verbrennungskraftmaschine (5) und einem elektrischen Motor (7) zum Antrieb des Hybridfahrzeugs (3), wobei das Steuersystem (1) dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand eines Tanks mit Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine (5) oberhalb eines vorgegebenen Limits elektrische Energie aus einer Batterie (9) mit einer hochstzulässigen Leistung von einem maximalen Ladezustand der Batterie (9) durch Entladung der Batterie (9) bis hin zu einem ersten Grenzwert bezüglich des Ladezustands der Batterie (9) zum elektrischen Motor (7) für den Antrieb des Hybridfahrzeugs (3) zu leiten, und für einen Ladezustand der Batterie (9) zwischen dem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert unterhalb des ersten Grenzwerts mit abnehmender Leistung zum elektrischen Motor (7) zu leiten, und beim Unterschreiten eines dritten Grenzwerts bezüglich des Ladezustands der Batterie (9) mittels der Verbrennungskraftmaschine erzeugte elektrische Leistung der Batterie (9) zum Aufladen insbesondere bis zum Erreichen des ersten Grenzwerts zuzuführen, und wobei das Steuersystem (1) dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits die Vorgehensweise für einen Füllstand oberhalb des vorgegebenen Limits auszuführen, jedoch mit zumindest einer der folgenden Maßnahmen: 1. Control system (1) for directing energy flows in a hybrid vehicle (3) with an internal combustion engine (5) and an electric motor (7) for driving the hybrid vehicle (3), wherein the control system (1) is designed to, at a level a tank with fuel for the internal combustion engine (5) above a predetermined limit, electrical energy from a battery (9) with a maximum permissible output from a maximum state of charge of the battery (9) by discharging the battery (9) up to a first limit value with regard to the State of charge of the battery (9) to the electric motor (7) for driving the hybrid vehicle (3), and for a state of charge of the battery (9) between the first limit value and a second limit value below the first limit value with decreasing power to the electric motor (7) and, when the state of charge of the battery (9) falls below a third limit value, to supply electrical power generated by the internal combustion engine to the battery (9) for charging, in particular until the first limit value is reached, and the control system (1) for this purpose is carried out, if the tank level is below the specified limit, the procedure for a level above the specified limit is carried out, but with at least one of the following measures:
- Herabsetzung des dritten Grenzwerts zu niedrigeren Ladezuständen; - Reduction of the third limit to lower states of charge;
- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung für das Aufladen und/ oder für das Entladen der Batterie (9), insbesondere bei einem Ladezustand der Batterie (9) zwischen dem ersten Grenzwert und dem dritten Grenzwert oder zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert; - Reduction of the maximum permissible electric power for charging and/or for discharging the battery (9), in particular when the battery (9) has a state of charge between the first limit value and the third limit value or between the first limit value and the second limit value;
- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie (9) für eine Temperaturregelung der Batterie (9); - reduction or complete omission of the use of electrical energy of the battery (9) for a temperature control of the battery (9);
- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie (9) für eine Temperaturregelung der Fahrgastzelle des Hybridfahrzeugs (3); - reduction or complete omission of the use of electrical energy of the battery (9) for a temperature control of the passenger compartment of the hybrid vehicle (3);
- Anpassung der relativen Lage des ersten und zweiten Grenzwertes; - Adjustment of the relative position of the first and second limit values;
- Verlegung des dritten Grenzwerts von der ursprünglichen Lage zwischen dem ersten und zweiten Grenzwert auf einen Ladezustand an oder unterhalb des zweiten Grenzwerts; - moving the third threshold from the original position between the first and second thresholds to a state of charge at or below the second threshold;
- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung beim Entladen der Batterie (9) abhängig von einer gegenüber einem Standardwert herabgesetzten zulässigen Temperatur der Batterie (9). - Reduction of the maximum permissible electrical power when discharging the battery (9) depending on a reduced permissible temperature of the battery (9) compared to a standard value.
9 9
2. Steuersystem (1) nach Anspruch 1 , wobei der dritte Grenzwert bezüglich des Ladezustands der Batterie (9) zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert liegt. 2. Control system (1) according to claim 1, wherein the third limit value with respect to the state of charge of the battery (9) is between the first limit value and the second limit value.
3. Steuersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersystem (1) eine Interaktionseinheit (11) aufweist, wobei die Interaktionseinheit (11) dazu ausgeführt ist, die jeweilige Maßnahme einem Fahrer des Hybridfahrzeugs (3) anzuzeigen und die jeweilige Maßnahme nur auf eine Bestätigung des Fahrers des Hybridfahrzeugs (3) an der Interaktionseinheit (11) hin auszuführen. 3. Control system (1) according to one of the preceding claims, wherein the control system (1) has an interaction unit (11), wherein the interaction unit (11) is designed to display the respective measure to a driver of the hybrid vehicle (3) and the respective measure to be carried out only upon confirmation by the driver of the hybrid vehicle (3) at the interaction unit (11).
4. Steuersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersystem (1) dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits alle Maßnahmen auszuführen. 4. Control system (1) according to one of the preceding claims, wherein the control system (1) is designed to carry out all measures when the level in the tank is below the predetermined limit.
5. Steuersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersystem (1) dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits die Maßnahmen nur dann auszuführen, wenn der Ladezustand der Batterie (9) unterhalb eines vierten Grenzwerts liegt. 5. Control system (1) according to one of the preceding claims, wherein the control system (1) is designed to only carry out the measures when the filling level of the tank is below the predetermined limit if the state of charge of the battery (9) is below a fourth limit value .
6. Steuersystem (1) nach Anspruch 5, wobei der vierte Grenzwert gleich dem dritten Grenzwert ist. 6. The control system (1) of claim 5, wherein the fourth limit is equal to the third limit.
7. Steuersystem (1) nach Anspruch 5, wobei das Steuersystem (1) dazu ausgeführt ist, den vierten Grenzwert abhängig von einer aktuell vorgegebenen Route und der notwendigen elektrischen Energie aus der Batterie (9) für ein Erreichen eines Ziels der vorgegebenen Route so zu ermitteln, dass ein Ladezustand der Batterie (9) am vierten Grenzwert zur Erreichung des Ziels ausreichend ist. 7. Control system (1) according to claim 5, wherein the control system (1) is designed to adjust the fourth limit value depending on a currently specified route and the necessary electrical energy from the battery (9) for reaching a destination of the specified route determine that a state of charge of the battery (9) at the fourth limit is sufficient to achieve the goal.
8. Steuersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersystem (1) dazu ausgeführt ist, die angewendeten Maßnahmen dynamisch auszuführen, d. h. laufend abhängig von einem jeweils aktuellen Fahrzeugzustand und/oder einem Ladezustand der Batterie (9) und/oder einem Füllstand des Tanks und/oder abhängig von einer geplanten Route des Hybridfahrzeugs (3) anzupassen. 8. Control system (1) according to any one of the preceding claims, wherein the control system (1) is designed to perform the applied measures dynamically, ie continuously depending on a current vehicle status and / or a state of charge of the battery (9) and / or a Adjust level of the tank and / or depending on a planned route of the hybrid vehicle (3).
9. Steuersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersystem (1) dazu ausgeführt ist, die Zahl der Ausführungen zumindest der Maßnahme "Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie (9) für eine Temperaturregelung der Batterie (9)" zu ermitteln und abzuspeichern, und nach dem Erreichen einer vorgegebenen Grenze der Zahl die weitere Ausführung zumindest dieser Maßnahme zu verhindern und/oder dem Fahrer des Fahrzeugs eine Warnmeldung auszugeben. 9. Control system (1) according to one of the preceding claims, wherein the control system (1) is designed to reduce the number of executions of at least the measure "reduction or complete omission of the use of electrical energy of the battery (9) for temperature regulation of the battery (9 )" to be determined and stored, and after a predetermined number limit has been reached, to prevent further execution of at least this measure and/or to issue a warning message to the driver of the vehicle.
10. Hybridfahrzeug (3) mit einem Steuersystem (1) nach einem der vorhergehenden10. Hybrid vehicle (3) with a control system (1) according to any one of the preceding
Ansprüche. Expectations.
11 11
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