Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb bei einem ...

*DE102007038585A120090319*
(19)
Bundesrepublik Deutschland
Deutsches Patent- und Markenamt
(10)
DE 10 2007 038 585 A1 2009.03.19
(12)
Offenlegungsschrift
(21) Aktenzeichen: 10 2007 038 585.6
(22) Anmeldetag: 16.08.2007
(43) Offenlegungstag: 19.03.2009
(71) Anmelder:
ZF Friedrichshafen AG, 88046 Friedrichshafen, DE
(51) Int Cl. 8 : B60W 20/00 (2006.01)
B60W 10/06 (2006.01)
B60W 10/08 (2006.01)
B60W 10/26 (2006.01)
(72) Erfinder:
Kaltenbach, Johannes, Dr., 88048 Friedrichshafen,
DE; Blattner, Stefan, 88213 Ravensburg, DE
Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen
(54) Bezeichnung: Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug
(57) Zusammenfassung: Es wird ein Verfahren zur Lastpunktverschiebung
im Hybridbetrieb bei einem parallelen
Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest
eine Elektromaschine und einen Energiespeicher,
vorgeschlagen, im Rahmen dessen im Kennfeld des spezifischen
Verbrauchs des Verbrennungsmotors zumindest
eine Grenzkurve (A1, B1, C1, D1) definiert wird und für den
Energiespeicher des Fahrzeugs zumindest ein Grenzwert
(A2, B2, C2, D2) für den Energie-/Ladezustand definiert
wird, wobei Lastpunktverschiebungsmodi (A, B, C, D) definiert
werden, bei denen der spezifische Verbrauch des Verbrennungsmotors
und der Energieinhalt des Energiespeichers
eine vorgegebene Grenzkurve (A1, B1, C1, D1) bzw.
einen vorgegebenen Grenzwert (A2, B2, C2, D2) nicht
überschreiten, wobei die Lastpunktverschiebung in einem
der Lastpunktverschiebungsmodi (A, B, C, D) oder in einer
Kombination mehrerer Lastpunktverschiebungsmodi (A, B,
C, D) erfolgt.
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DE 10 2007 038 585 A1 2009.03.19
Beschreibung
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend
einen Verbrennungsmotor, zumindest eine
Elektromaschine und einen Energiespeicher, gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge
umfassend ein Hybridgetriebe bekannt. Sie
umfassen zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor zumindest
einen Elektromotor bzw. eine elektrische
Maschine. Bei seriellen Hybridfahrzeugen wird ein
Generator vom Verbrennungsmotor angetrieben, wobei
der Generator den die Räder antreibenden Elektromotor
mit elektrischer Energie versorgt. Des weiteren
sind parallele Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen
eine Addition der Drehmomente des Verbrennungsmotors
und zumindest einer mit dem Verbrennungsmotor
verbindbaren elektrischen Maschine erfolgt.
Hierbei sind die elektrischen Maschinen mit
dem Riementrieb oder mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors
verbindbar. Die vom Verbrennungsmotor
und/oder der zumindest einen elektrischen
Maschine erzeugten Drehmomente werden
über ein nachgeschaltetes Getriebe an die angetriebene
Achse übertragen.
[0003] Beispielsweise ist im Rahmen der DE 10
2006 019 679 A1 ein Antriebsstrang mit einem elektrisch
verstellbaren Hybridgetriebe und einem elektrohydraulischen
Steuersystem, mehreren elektrischen
Leistungseinheiten und mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen
bekannt. Hierbei
können die Drehmomentübertragungsmechanismen
durch das elektrohydraulische Steuersystem selektiv
eingerückt werden, um vier Vorwärtsgänge, einen
neutralen Zustand, eine elektrische Betriebsart mit
niedriger und hoher Drehzahl, eine elektrisch verstellbare
Betriebsart mit niedriger und hoher Drehzahl
und eine Berghalte-Betriebsart bereitzustellen.
[0004] Aus der DE 10 2005 057 607 B3 ist ein Hybridantrieb
für Fahrzeuge bekannt, zumindest beinhaltend
einen Hauptmotor, insbesondere eine Brennkraftmaschine,
einen Generator, einen Elektromotor
und ein, ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger
sowie Planetenräder aufweisendes Planetengetriebe,
das mindestens eine Abtriebswelle beinhaltet.
Hierbei ist vorgesehen, dass für einen ersten
Fahrbereich des Fahrzeuges zur Addition der Drehmomente
die Antriebswellen des Hauptmotors und
des Elektromotors auf das Sonnenrad des Planetengetriebes
gekoppelt sind und für einen weiteren Fahrbereich
einer der beiden Motoren zur mechanischen
Addition der Drehzahlen entsprechend dem Überlagerungsprinzip
kraftschlüssig auf das Hohlrad des
Planetengetriebes koppelbar ist.
[0005] Aufgabe einer Hybrid-Betriebsstrategie bei
Hybridfahrzeugen ist die Verteilung des Fahrerwunschmoments
bzw. der Fahrerwunschleistung auf
den Verbrennungsmotor und die zumindest eine
Elektromaschine, wenn Verbrennungsmotor und
Elektromaschine wirkverbunden sind bzw. wenn bei
Hybridsystemen mit einem integrierten Starter/Generator
alle Kupplungen haften. Ein Teil einer Hybrid-Betriebsstrategie
ist die so genannte Lastpunktverschiebung,
durch die der Verbrennungsmotor einerseits
in einen Betriebsbereich verbesserten spezifischen
Verbrauchs gebracht werden kann und andererseits
der Ladezustand des Energiespeichers beeinflusst
werden kann.
[0006] Eine Lastpunktverschiebung kann als Lastpunktanhebung
oder Lastpunktabsenkung ausgeführt
werden. Im Fall einer Lastpunktanhebung erbringt
der Verbrennungsmotor mehr Moment als das
Fahrerwunschmoment, wobei die zumindest eine
Elektromaschine des Fahrzeugs die Differenz generatorisch
ausgleicht, sodass die Summe der Momente
des Verbrennungsmotors und der Elektromaschine
dem Fahrerwunschmoment entspricht und der
Energiespeicher aus Kraftstoffenergie geladen wird.
[0007] Im Fall einer Lastpunktabsenkung erbringt
der Verbrennungsmotor weniger Moment als das
Fahrerwunschmoment, wobei die Elektromaschine
die Differenz motorisch ausgleicht, sodass die Summe
der Momente des Verbrennungsmotors und der
Elektromaschine dem Fahrerwunschmoment entspricht;
durch den motorischen Betrieb der Elektromaschine
wird der Energiespeicher entladen.
[0008] Aus der DE 10 2004 043 589 A1 der Anmelderin
ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung
der Antriebsleistungsverteilung in einem
Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges bekannt.
Die bekannte Vorrichtung umfasst eine Einrichtung
zur Bestimmung eines von aktuellen dynamischen
oder ökonomischen Fahrweise des Fahrers abhängigen
Soll-Ladezustandes eines Energiespeichers des
Fahrzeugs, sowie zur Bestimmung des aktuellen Betriebsfalls
des Antriebsstranges in Abhängigkeit von
dem Soll-Ladezustand des Energiespeichers. Des
weiteren umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur
Bestimmung der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung
für die wenigstens eine Elektromaschine des
Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Soll-Ladezustand
und dem aktuellen Betriebsfall des Antriebsstranges
und eine Einrichtung zur Bestimmung der Soll-Antriebsleistung
für den Verbrennungsmotor und die
wenigsten eine Elektromaschine in Abhängigkeit von
der elektrisch möglichen Soll-Antriebsleistung.
[0009] Im Rahmen des bekannten Verfahrens zur
Bestimmung der Antriebsleistungsverteilung wird der
Antriebsleistungswunsch des Fahrers erfasst und die
minimale und maximale Leistung des Verbrennungs-
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motors bei der gerade vorliegenden Motordrehzahl
bestimmt. Des weiteren werden der Ist-Ladezustand
des Energiespeichers sowie der minimale und maximale
Ladezustand bestimmt, ein dem Fahrer zugeordneter
Sportlichkeitswert erfasst, die minimale und
die maximale Ladeleistung des Energiespeichers erfasst
und die minimale und maximale Antriebsleistung
der wenigstens einen Elektromaschine bestimmt.
Anschließend wird aus den Werten für den
aktuellen Antriebsleistungswunsch und dem Sportlichkeitskennwert
ein Soll-Ladezustand berechnet;
des weiteren wird die aktuelle Betriebssituation des
Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Sportlichkeitskennwert
und der minimalen und maximalen Leistung des
Verbrennungsmotors sowie vom Ist-Ladezustand
des Energiespeichers bestimmt. Zudem ist vorgesehen,
dass ein elektrisch möglicher Soll-Antriebsleistungswert
für die zumindest eine Elektromaschine
bestimmt wird, wobei mit Hilfe dieses Wertes, der minimalen
und maximalen Ladeleistung sowie mit Hilfe
der aktuell minimalen und maximalen Antriebsleistung
der zumindest einen Elektromaschine Antriebsleistungssollwerte
für die zumindest eine Elektromaschine
und den Verbrennungsmotor erzeugt werden.
[0010] Bei diesem bekannten Verfahren wird das
Kennfeld spezifischen Verbrauchs des Verbrennungsmotors
des Hybridfahrzeugs nicht berücksichtigt.
[0011] Aus der DE 10 2005 044 828 A1 ist ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines optimalen
Betriebspunktes bei Fahrzeugen bekannt,
die einen Hybridantrieb mit einer Verbrennungsmaschine
und einer Elektromaschine aufweisen. Dabei
werden in einem ersten Schritt in einem ersten Koordinator
Betriebspunktdaten unter Verwendung mindestens
eines abgespeicherten Kennfeldes ermittelt
und in einem zweiten Schritt in einem zweiten Koordinator
die im ersten Koordinator ermittelten Betriebspunktdaten
unter Berücksichtigung des dynamischen
Verhaltens der Fahrzeugaggregate optimiert.
[0012] Aus der DE 10 2005 044 268 A1 ist ein Verfahren
zur Steuerung oder Regelung des Ladezustands
eines Energiespeichers oder des Energieflusses
in einem Hybridfahrzeug bekannt, im Rahmen
dessen der Ladezustand oder der Energiefluss in Abhängigkeit
einer Kostenfunktion für den Energieverbrauch
oder den Emissionsausstoß gesteuert oder
geregelt wird. Insbesondere werden bei der Durchführung
des Verfahrens die Kosten für die elektrische
Energie bei Bezug aus dem Energiespeicher, die
Kosten für die elektrische Energie bei Bezug aus dem
Verbrennungsmotor, sowie die Kosten für die mechanische
Energie bei Bezug aus dem Energiespeicher
und aus dem Verbrennungsmotor berücksichtigt, wobei
unter Verwendung einer Schar von Energiekostenvektoren
Solldrehmomente für den Verbrennungsmotor
und die Elektromaschine ermittelt werden.
[0013] Des weiteren geht aus der DE 699 32 487 T2
ein Steuer/Regelverfahren für ein Hybridfahrzeug
hervor, bei dem der gegenwärtige Ladezustand des
Energiespeichers überwacht wird, wobei für den Fall,
dass dieser auf eine Schwelle absinkt, die Funktion
des Verbrennungsmotors vom Entladen zum Laden
des Energiespeichers umgeschaltet wird.
[0014] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Lastpunktverschiebung
im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
umfassend einen Verbrennungsmotor, zumindest
eine Elektromaschine und einen Energiespeicher
anzugeben, durch dessen Durchführung ein
verbrauchsgünstiger Betriebspunkt des Verbrennungsmotors
und ein optimaler Ladezustand des Energiespeichers
einstellbar ist.
[0015] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße
Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
[0016] Demnach wird ein Verfahren zur Lastpunktverschiebung
im Hybridbetrieb bei einem parallelen
Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor,
zumindest eine Elektromaschine und einen Energiespeicher
vorgeschlagen, im Rahmen dessen im
Kennfeld des spezifischen Verbrauchs des Verbrennungsmotors
zumindest eine Grenzkurve definiert
wird und für den Energiespeicher des Fahrzeugs zumindest
ein Grenzwert für den Energie-/Ladezustand
definiert wird, wobei Lastpunktverschiebungsmodi
definiert werden, bei denen der spezifische Verbrauch
des Verbrennungsmotors und der Energieinhalt
des Energiespeichers des Fahrzeugs eine vorgegebene
Grenzkurve bzw. einen vorgegebenen
Grenzwert nicht überschreiten. Gemäß der Erfindung
erfolgt die Lastpunktverschiebung in einem der Lastpunktverschiebungsmodi
oder in einer Kombination
mehrerer Lastpunktverschiebungsmodi.
[0017] Die Erfindung wird anhand der beigefügten
Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
[0018] Fig. 1: Ein beispielhaftes Kennfeld des spezifischen
Verbrauchs eines Verbrennungsmotors als
Funktion des Drehmomentes und der Drehzahl; und
[0019] Fig. 2: Eine schematische Darstellung des
Energieinhalts/Ladezustands eines Energiespeichers
eines Hybridfahrzeugs und der gemäß der Erfindung
definierten Energie-/Ladezustands-Grenzwerte.
[0020] Gemäß der Erfindung wird ein erster Lastpunktverschiebungsmodus
A wie folgt definiert: Es
wird, wie in Fig. 1 gezeigt, in der zudem die Linien
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konstanten spezifischen Verbrauchs des Verbrennungsmotors
eingezeichnet sind, eine Grenzlinie A1
im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
definiert, welche vorzugsweise in einem
Bereich liegt, ab dem sich der spezifische Verbrauch
des Verbrennungsmotors durch Erhöhung der Last
nicht mehr so stark verbessert wie durch eine Lastanhebung
von unterhalb dieser Linie bis zu dieser Linie
hin.
[0021] Wenn sich nun der spezifische Verbrauch
des Verbrennungsmotors im Betrieb unter der Grenzlinie
A1 befindet, wird erfindungsgemäß der Lastpunkt
des Verbrennungsmotors auf die Grenzlinie A1
angehoben, um in einen Bereich besseren spezifischen
Verbrauchs zu gelangen, wobei als Nebeneffekt
hierbei der Energiespeicher des Fahrzeugs geladen
wird.
[0022] Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung kann die Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors
nur bei positiver Fahranforderung,
d. h. in Richtung Fahrzeugbeschleunigung, durchgeführt
werden, wobei keine Lastpunktanhebung stattfindet,
wenn sich der Verbrennungsmotor in Schubabschaltung
befindet.
[0023] Gemäß der Erfindung wird ein Energie-/Ladezustands-Grenzwert
A2 (SOC-Grenzwert) des Energiespeichers
des Fahrzeugs definiert; dieser
Grenzwert ist in Fig. 2 dargestellt. Die Lastpunktanhebung
wird abgeregelt, je weiter sich der Ladezustand
des Energiespeichers (in Fig. 2 von unten)
dem Energie-/Ladezustands-Grenzwert A2 nähert,
wodurch das Laden des Energiespeichers auf den
Grenzwert A2 begrenzt wird.
[0024] Durch die Durchführung einer Lastpunktverschiebung
gemäß dem Lastpunktverschiebungsmodus
A wird eine Verringerung des spezifischen Verbrauch
des Verbrennungsmotors bei gleichzeitiger
Einhaltung einer vorgegebenen Ladezustands-Obergrenze
des Energiespeichers erzielt.
[0025] Ein weiterer Lastpunktverschiebungsmodus
B wird erfindungsgemäß dadurch definiert, dass ein
Energie-/Ladezustands-Grenzwert B2 (siehe Fig. 2)
des Energiespeichers definiert wird, wobei, wenn
sich der aktuelle Energieinhalt/Ladezustand des Energiespeichers
unterhalb des Grenzwertes B2 befindet,
der Lastpunkt des Verbrennungsmotors angehoben
wird, um den Energiespeicher zu laden.
[0026] Hierbei ist der Betrag der Lastanhebung vorzugsweise
proportional zur Differenz zwischen dem
Grenzwert B2 und dem aktuellen Energieinhalt/Ladezustand
des Energiespeichers; je größer diese Differenz
ist, desto größer ist der Betrag der Lastanhebung.
Vorzugsweise ist der Grenzwert B2 niedriger
als der Grenzwert A1, wie Fig. 2 zu entnehmen. Im
Rahmen des Lastpunktverschiebungsmodus B wird
die Leistung des Verbrennungsmotors auf eine
Grenzkurve B1 (siehe Fig. 1) im Kennfeld des spezifischen
Verbrennungsmotorverbrauchs begrenzt. Die
Grenzkurve B1 liegt vorzugsweise nahe der Volllastlinie
oder des Verbrauchsoptimums des Verbrennungsmotors.
[0027] Durch die Durchführung einer Lastpunktverschiebung
gemäß dem Lastpunktverschiebungsmodus
B wird ein Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs
auf einen gewünschten Energieinhalt bei gutem
spezifischen Verbrauch des Verbrennungsmotors
erzielt.
[0028] Im Rahmen eines dritten Lastpunktverschiebungsmodus
C wird im Kennfeld des spezifischen
Verbrennungsmotorverbrauchs eine Grenzkurve C1
definiert (siehe Fig. 1), wobei, wenn sich der spezifische
Verbrauch des Verbrennungsmotors im Betrieb
oberhalb der Grenzkurve C1 befindet, der Lastpunkt
des Verbrennungsmotors auf die Grenzlinie C1 abgesenkt
wird, um in einem Bereich besseren spezifischen
Verbrauchs zu gelangen, wobei gleichzeitig
der Energiespeicher des Fahrzeugs entladen wird.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf Fig. 2
wird ein Energie-/Ladezustands-Grenzwert C2 des
Energiespeichers definiert, wobei die Lastpunktabsenkung
des Verbrennungsmotors abgeregelt wird,
je weiter sich der Ladezustand des Energiespeichers
(in Fig. 2 von oben) dem definierten Energie-/Ladezustands-Grenzwert
C2 nähert, so dass das Entladen
des Energiespeichers auf den Grenzwert C2 begrenzt
wird. Durch diese Vorgehensweise wird eine
Verringerung des spezifischen Verbrauchs des Verbrennungsmotors
bei gleichzeitiger Einhaltung einer
vorgegebenen Ladezustands-Untergrenze des Energiespeichers
erzielt.
[0029] Vorzugsweise liegt die Grenzkurve C1 in einem
Bereich, ab dem sich der spezifische Verbrauch
durch Absenkung der Last nicht mehr so stark oder
gar nicht mehr verbessert, wie durch Lastabsenkung
von oberhalb dieser Kurve C1 bis zu dieser Kurve
hin.
[0030] Im Rahmen eines vierten Lastpunktverschiebungsmodus
D wird ein Energie-/Ladezustands-Grenzwert
D2 des Energiespeichers des
Fahrzeugs definiert, wobei, wenn sich der aktuelle
Energieinhalt/Ladezustand des Energiespeichers
oberhalb des Grenzwertes D2 befindet, der Lastpunkt
des Verbrennungsmotors abgesenkt wird, um
den Energiespeicher zu entladen und wobei der Betrag
der Lastabsenkung vorzugsweise proportional
zur Differenz zwischen dem Grenzwert D2 und dem
aktuellen Energieinhalt/Ladezustand des Energiespeichers
ist. Gemäß der Erfindung wird die Leistung
des Verbrennungsmotors auf eine Grenzkurve D1
(siehe Fig. 1) im Kennfeld des spezifischen Verbren-
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nungsmotorverbrauchs begrenzt.
[0031] Vorzugsweise liegt die Grenzkurve D1 in einem
Bereich, bei dem der spezifische Verbrauch
noch einen wirtschaftlich akzeptablen Wert hat (d. h.
bei weiterer Absenkung der Last des Verbrennungsmotors
würde sich der spezifische Verbrauch zunehmend
wesentlich erhöhen). Durch die Durchführung
einer Lastpunktverschiebung gemäß dem Lastpunktverschiebungsmodus
D wird demnach ein Entladen
des Energiespeichers auf einen gewünschten Energieinhalt
bei einem guten spezifischen Verbrauch des
Verbrennungsmotors erzielt.
[0032] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, dass, wenn der aktuelle
Energieinhalt/Ladezustand des Energiespeichers einen
definierten Grenzwert (A2, B2, C2, D2) erreicht,
die Lastpunktverschiebung des Verbrennungsmotors
kontinuierlich abgeregelt wird, um eine plötzliche Moment-
bzw. Leistungsänderung des Verbrennungsmotors
und/oder der Elektromaschine zu vermeiden.
[0033] Die erwähnten Grenzkurven bzw. die Grenzwerte
A1, B1, C1, D1, A2, B2, C2 und/oder D2 sind
entweder festparametrierte Größen oder werden dynamisch
anhand aktueller Fahrzeuggrößen berechnet,
wobei eine Abhängigkeit dieser Größen von der
Fahrzeuggeschwindigkeit besonders vorteilhaft ist,
um im Energiespeicher des Fahrzeugs Platz für rekuperierbare
kinetische Fahrzeugenergie vorzuhalten
bzw. zu reservieren.
[0034] Im Rahmen einer besonders vorteilhaften
Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
vorgeschlagen, eine Lastpunktverschiebung durchzuführen,
welche sich aus der Summe bzw. der Kombination
des Lastpunktverschiebungsmodus A und
des Lastpunktverschiebungsmodus C ergibt. Dadurch
wird eine Verbesserung des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
bei „passiver Einhaltung"
vorgegebener Energie bzw. Ladezustandsgrenzen
erzielt (d. h. die Lastpunktverschiebung wird
abgeregelt, wenn vorgegebene Energiegrenzen erreicht
bzw. überschritten werden). Hierbei wird der
Verbrennungsmotor ausgehend vom Fahrerwunschmoment
bzw. -von einer gewünschten Leistung
in einen Bereich günstigeren spezifischen Verbrauchs
gebracht, solange vorgegebene Ladezustandsgrenzen
des Energiespeichers dies erlauben.
[0035] Gemäß der Erfindung kann eine Lastpunktverschiebung
durchgeführt werden, welche sich aus
der Summe bzw. der Kombination des Lastpunktverschiebungsmodus
B und des Lastpunktverschiebungsmodus
D ergibt. Durch diese Vorgehensweise
wird der Energiespeicher des Fahrzeugs immer in einen
vorgegebenen gewünschten Bereich des Ladezustandes
gebracht, solange der Verbrennungsmotor
durch die hierfür notwendige Lastpunktverschiebung
in einem vorgegebenen Bereich vorgegebener
Werte des spezifischen Verbrauchs verbleiben kann.
(„Aktive Einhaltung” vorgegebener Energiegrenzen
bei Einhaltung vorgegebener Mindestwerte für den
spezifischen Verbrennungsmotorverbrauch).
[0036] Des weiteren wird im Rahmen einer weiteren
besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgeschlagen, eine Lastpunktverschiebung
durchzuführen, welche sich aus der
Summe bzw. der Kombination der Lastpunktverschiebungsmodi
A, B, C und D ergibt, wodurch die
Vorteile sämtlicher Modi ohne nachteilige gegenseitige
Beeinflussung gleichzeitig genutzt werden.
[0037] Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Kennfeld
des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
der Wirkungsgrad der zumindest einen Elektromaschine
des Fahrzeugs hineingerechnet bzw. berücksichtigt
wird, wodurch eine Gesamtwirkungsgradverbesserung
unter Berücksichtigung des Verbrennungsmotors
und der Elektromaschine erreicht wird.
Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass der Wirkungsgrad
der zumindest einen Elektromaschine
auch den Wechselrichterwirkungsgrad beinhaltet.
[0038] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
wird eine Lastpunktverschiebung nur dann durchgeführt,
wenn die erzielbare Verbesserung des Verbrauchs
des Verbrennungsmotors die Energiewandlungsverluste
des elektrischen Systems des Fahrzeugs,
umfassend zumindest eine Elektromaschine,
zumindest einen Wechselrichter, Leitungen und den
Energiespeicher überkompensiert.
A
B
C
D
A1
B1
C1
D1
A2
B2
C2
D2
Bezugszeichenliste
Lastpunktverschiebungsmodus
Lastpunktverschiebungsmodus
Lastpunktverschiebungsmodus
Lastpunktverschiebungsmodus
Grenzkurve im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
Grenzkurve im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
Grenzkurve im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
Grenzkurve im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
Grenzwert für den Energie-/Ladezustand des
Energiespeichers
Grenzwert für den Energie-/Ladezustand des
Energiespeichers
Grenzwert für den Energie-/Ladezustand des
Energiespeichers
Grenzwert für den Energie-/Ladezustand des
Energiespeichers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
- DE 102006019679 A1 [0003]
- DE 102005057607 B3 [0004]
- DE 102004043589 A1 [0008]
- DE 102005044828 A1 [0011]
- DE 102005044268 A1 [0012]
- DE 69932487 T2 [0013]
DE 10 2007 038 585 A1 2009.03.19
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DE 10 2007 038 585 A1 2009.03.19
Patentansprüche
1. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend
einen Verbrennungsmotor, zumindest eine
Elektromaschine und einen Energiespeicher, dadurch
gekennzeichnet, dass im Kennfeld des spezifischen
Verbrauchs des Verbrennungsmotors zumindest
eine Grenzkurve (A1, B1, C1, D1) definiert
wird und dass für den Energiespeicher des Fahrzeugs
zumindest ein Grenzwert (A2, B2, C2, D2) für
den Energie-/Ladezustand definiert wird, wobei Lastpunktverschiebungsmodi
(A, B, C, D) definiert werden,
bei denen der spezifische Verbrauch des Verbrennungsmotors
und der Energieinhalt des Energiespeichers
eine vorgegebene Grenzkurve (A1, B1,
C1, D1) bzw. einen vorgegebenen Grenzwert (A2,
B2, C2, D2) nicht überschreiten, wobei die Lastpunktverschiebung
in einem der Lastpunktverschiebungsmodi
(A, B, C, D) oder in einer Kombination mehrerer
Lastpunktverschiebungsmodi (A, B, C, D) erfolgt.
2. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster
Lastpunktverschiebungsmodus (A) derart definiert
wird, dass im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
eine Grenzkurve (A1) definiert
wird, wobei, wenn sich der spezifische Verbrauch
des Verbrennungsmotors im Betrieb unterhalb
der Grenzkurve (A1) befindet, der Lastpunkt des
Verbrennungsmotors auf die Grenzlinie (A1) angehoben
wird, um in einen Bereich besseren spezifischen
Verbrauchs zu gelangen, wobei gleichzeitig der Energiespeicher
geladen wird und wobei ein oberer Energie-/Ladezustands-Grenzwert
(A2) des Energiespeichers
des Fahrzeugs definiert wird, derart, dass die
Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors abgeregelt
wird, je weiter sich der Ladezustand des Energiespeichers
dem definierten Energie-/Ladezustands-Grenzwert
(A2) nähert, so dass das Laden
des Energiespeichers auf den Grenzwert (A2) begrenzt
wird.
3. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastpunktanhebung
nur bei positiver Fahranforderung
durchgeführt wird, wobei keine Lastpunktanhebung
stattfindet, wenn sich der Verbrennungsmotor in
Schubabschaltung befindet.
4. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die eine Grenzkurve (A1) in einem Bereich liegt, ab
dem sich der spezifische Verbrauch durch Erhöhung
der Last des Verbrennungsmotors nicht mehr so
stark reduziert wie durch Lastanhebung von unterhalb
dieser Grenzkurve (A1) bis zu dieser Grenzkurve
(A1) hin.
5. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter
Lastpunktverschiebungsmodus (B) derart definiert
wird, dass ein Energie-/Ladezustands-Grenzwert
(B2) des Energiespeichers definiert wird, wobei,
wenn sich der aktuelle Energieinhalt/Ladezustand
des Energiespeichers unterhalb des Grenzwertes
(B2) befindet, der Lastpunkt des Verbrennungsmotors
angehoben wird, um den Energiespeicher zu laden,
wobei der Betrag der Lastanhebung proportional
zur Differenz zwischen dem Grenzwert (B2) und
dem aktuellen Energieinhalt/Ladezustand ist und wobei
die Leistung des Verbrennungsmotors auf eine
Grenzkurve (B1) im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
begrenzt wird.
6. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Grenzkurve (B1) nahe der Volllastlinie oder des Verbrauchsoptimums
des Verbrennungsmotors liegt.
7. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter
Lastpunktverschiebungsmodus (C) derart definiert
wird, dass im Kennfeld des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
eine Grenzkurve (C1) definiert
wird, wobei, wenn sich der spezifische Verbrauch
des Verbrennungsmotors im Betrieb oberhalb
der Grenzkurve (C1) befindet, der Lastpunkt des Verbrennungsmotors
auf die Grenzlinie (C1) abgesenkt
wird, um in einem Bereich besseren spezifischen
Verbrauchs zu gelangen, wobei gleichzeitig der Energiespeicher
des Fahrzeugs entladen wird und wobei
ein Energie-/Ladezustands-Grenzwert (C2) des Energiespeichers
definiert wird, derart, dass die Lastpunktabsenkung
des Verbrennungsmotors abgeregelt
wird, je weiter sich der Ladezustand des Energiespeichers
dem definierten Energie-/Ladezustands-Grenzwert
(C2) nähert, so dass das Entladen
des Energiespeichers auf den Grenzwert (C2) begrenzt
wird.
8. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Grenzkurve (C1) in einem Bereich liegt, ab dem sich
der spezifische Verbrauch durch Absenkung der Last
nicht mehr so stark oder gar nicht mehr verbessert,
wie durch Lastabsenkung von oberhalb dieser Kurve
(C1) bis zu dieser Kurve hin.
9. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug, nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter
Lastpunktverschiebungsmodus (D) derart defi-
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niert wird, dass ein Energie-/Ladezustands-Grenzwert
(D2) des Energiespeichers des Fahrzeugs definiert
wird, wobei, wenn sich der aktuelle Energieinhalt/Ladezustand
des Energiespeichers oberhalb
des Grenzwertes (D2) befindet, der Lastpunkt des
Verbrennungsmotors abgesenkt wird, um den Energiespeicher
zu entladen, wobei der Betrag der
Lastabsenkung proportional zur Differenz zwischen
dem Grenzwert (D2) und dem aktuellen Energieinhalt/Ladezustand
ist und wobei die Leistung des Verbrennungsmotors
auf eine Grenzkurve (D1) im Kennfeld
des spezifischen Verbrennungsmotorverbrauchs
begrenzt wird.
10. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Grenzkurve (D1) in einem Bereich liegt, bei dem der
spezifische Verbrauch noch einen akzeptablen Wert
hat, wobei bei einer weiteren Absenkung der Last des
Verbrennungsmotors sich der spezifische Verbrauch
zunehmend wesentlich erhöhen würde.
11. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass, wenn der aktuelle Energieinhalt/Ladezustand
des Energiespeichers einen definierten
Grenzwert (A2, B2, C2, D2) erreicht, die Lastpunktverschiebung
des Verbrennungsmotors kontinuierlich
abgeregelt wird, um eine plötzliche Momentbzw.
Leistungsänderung des Verbrennungsmotors
und/oder der Elektromaschine zu vermeiden.
12. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Grenzkurven (A1, B1, C1,
D1) und/oder die Grenzwerte (A2, B2, C2, D2) festparametrierte
Größen sind.
13. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Grenzkurven (A1, B1, C1,
D1) und/oder die Grenzwerte (A2, B2, C2, D2) anhand
aktueller Fahrzeuggrößen dynamisch berechnet
werden.
14. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkurven (A1, B1, C1, D1) und/oder die
Grenzwerte (A2, B2, C2, D2) in Abhängigkeit von der
Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden, wobei
im Energiespeicher Platz für rekuperierbare kinetische
Fahrzeugenergie reserviert wird.
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Kennfeld des spezifischen
Verbrennungsmotorverbrauchs der Wirkungsgrad
der zumindest einen Elektromaschine des Fahrzeugs
hineingerechnet wird, wodurch eine Gesamtwirkungsgradverbesserung
unter Berücksichtigung des
Verbrennungsmotors und der Elektromaschine erreicht
wird.
16. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
der Wirkungsgrad der zumindest einen Elektromaschine
den Wechselrichterwirkungsgrad beinhaltet.
17. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Lastpunktverschiebung
nur dann durchgeführt wird, wenn die erzielbare Verbesserung
des Verbrauchs des Verbrennungsmotors
die Energiewandlungsverluste des elektrischen Systems
des Fahrzeugs, umfassend zumindest eine
Elektromaschine, zumindest einen Wechselrichter,
Leitungen und den Energiespeicher überkompensiert.
18. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Lastpunktverschiebungsmodus
(A) mit dem Lastpunktverschiebungsmodus
(C) kombiniert wird.
19. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lastpunktverschiebungsmodus
(B) mit dem Lastpunktverschiebungsmodus
(D) kombiniert wird.
20. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lastpunktverschiebungsmodi
(A, B, C, D) miteinander kombiniert
werden.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
15. Verfahren zur Lastpunktverschiebung im Hybridbetrieb
bei einem parallelen Hybridfahrzeug,
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Anhängende Zeichnungen
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