DE102008001669A1

DE102008001669A1 - Vorrichtung zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs sowie entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102008001669A1
Application number: DE102008001669A
Authority: DE
Inventors: Joerg Kieser; Danny Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit einem Steuergerät (11) und einer darin hinterlegten Fahrbetriebsstrategie sowie mit einem Mittel (12) zur Vorgabe zumindest eines Fahrbetriebsmodus und damit zur Beeinflussung der Fahrbetriebsstrategie. Es ist vorgesehen, dass durch das Vorgabemittel (12) ein weiterer Fahrbetriebsmodus mit einem energiereduzierten Fahrzeugbetrieb bereitstellbar ist. Ferner betrifft die Erfindung entsprechendes Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen einerseits und ein entsprechendes Verfahren zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit den im Oberbegriff des Anspruchs 6 genannten Merkmalen andererseits.
Stand der Technik
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs der eingangs genannten Art sind im Allgemeinen bekannt. Ein solche Betriebseinstellung für ein hybrides Antriebskonzepts kommt idealerweise bei einem so genannten Parallel-Hybrid-Antrieb zum Einsatz, welcher neben dem Verbrennungsmotor ein Hochvoltsystem mit einer Elektromaschine, einer Hochvoltbatterie, einer Leistungselektronik und einem Spannungswandler aufweist und darüber hinaus einen Antriebsstrang mit Trennkupplung, Wandler und Stufenautomatik sowie ein Programm (Software) zur Ansteuerung der vorgenannten Komponenten in einem Systemverbund umfasst. Die gesamte Software der Ansteuerung (Hybrid Vehicle Functions) ist dabei vollständig in die bereits vorhandene Motorsteuerung integriert. Bekannt geworden ist in diesem Zusammenhang eine manuell betätigbare Taste, insbesondere so genannte Sporttaste, zur Aktivierung des Elektromotors, welcher für eine maximale Unterstützung des laufenden Verbrennungsmotors und somit für eine maximale Antriebsleistung sorgt, wodurch allerdings auch der Energieverbrauch ansteigt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass ein Fahrzeugfahrer respektive eine System zum Zwecke der Energieeinsparung aktiv Einfluss auf die in dem Steuergerät hinterlegte Betriebsstrategie des Hybridfahrzeuges nehmen können. Der Fahrer beziehungsweise das System können sich demnach neben der normalen oder sportlichen Fahrbetriebseinstellung auch noch für einen, insbesondere hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und des Schadstoffaustoßes, umweltschonenden Betrieb des Hybridfahrzeuges entscheiden. Dabei ist durch das Vorgabemittel ein weiterer Fahrbetriebsmodus mit einem energiereduzierten Fahrzeugbetrieb bereitstellbar, der eine größere Reichweite des Fahrzeugs gewährleistet. Insofern sind die Eingabemöglichkeiten für den Fahrzeugfahrer respektive die Optionen für das System um einen Wunschmodus erweitert, der auch als ECO-Modus bezeichnet wird. Somit kann vom Fahrer über eine so genannte Mensch-Maschine-Schnittstelle oder auch über das System ein Betriebsmodus vorgegeben werden. Neben dem ECO-Modus stehen hierbei der bereits erwähnte Sport-Modus sowie ein Normal-Modus zur Auswahl. Bei dem letztgenannten Modus werden konsequenterweise alle weiteren Modi deaktiviert.
Gleiches gilt in analoger Weise für das Verfahren zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Mittel zur Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus in Form eines Gebers, insbesondere elektrischer und/oder mechanischer Schalter, Taster oder Sensor, ausgeführt ist. Dabei handelt es sich um zuverlässige Komponenten, die einerseits in Massenfertigung hergestellt und andererseits auf Grund ihrer standardisierten Verwendung vom Fahrer fehlerfrei bedient werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Mittel zur Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus in Form eines selbstadaptierenden Systems unter Berücksichtigung der letzten Fahrzyklen ausgeführt ist. Hierbei erfolgt eine Erkennung und Anpassung der Betriebsmodi unter Berücksichtigung der letzten erfassten Fahrzyklen, insbesondere mittels eines so genannten Histogramms, einer Statistik oder dergleichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus anhand einer Umschaltung auf emissions- und verbrauchsgünstige Kennfelder erfolgt. Hierbei wird planmäßig zu Gunsten der Fahrzeugreichweite eine Optimierung des Fahr- und Komfortverhaltens zurückgestellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus eine Zuschaltungshemmung von elektrischen Verbrauchern, insbesondere Klimakompressor, erfolgt. Hierdurch kann eine lediglich zu Komfortzwecken benötigte Energie im Sinne einer verbesserten Bilanz in puncto Energieverbrauch und Fahrzeugreichweite verbessert werden.
Die Vorteile der abhängigen Vorrichtungsansprüche 2 bis 5 gelten in analoger Weise auch für die Merkmale der abhängigen Verfahrensansprüche 7 bis 10.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung der Erfindung erfolgt; diese umfasst vielmehr alle Abwandlungen, Änderungen und Äquivalente, die im Rahmen der Ansprüche möglich sind.
Die einzige Figur zeigt ein Prinzipschaltbild einer Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Vorgabe eines von mehreren Betriebsmodi.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist in Form eines Prinzipschaltbildes eine Vorrichtung 10 zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit einem Steuergerät 11 und einer darin hinterlegten Fahrbetriebsstrategie sowie mit einem Mittel 12 zur Vorgabe zumindest eines Fahrbetriebsmodus und damit zur Beeinflussung der Fahrbetriebsstrategie gezeigt. Anhand des Vorgabemittels 12 kann hierbei ein weiterer Fahrbetriebsmodus für einen energiereduzierten Fahrzeugbetrieb bereitgestellt werden. Das Mittel 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel Teil einer so genannten Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface = HMI) und kann beispielsweise als Schalter, Taster, Geber, Sensor oder auch in Form eines anwählbaren Befehls in der Menüstruktur eines im Fahrzeug vorhandenen Rechners (Bordcomputers) ausgeführt werden.
Gemäß der einzigen Figur wird über das Vorgabemittel 12, beispielsweise in Abhängigkeit einer festgelegten Anwählreihenfolge, ein Signal erzeugt, das über gegebene Kommunikationskanäle 13 weitergeleitet wird. Erfolgt beispielsweise durch den Fahrzeugfahrer und über das Vorgabemittel 12 eine Auswahl des energiereduzierten Betriebsmodus, sprich des ECO-Modus, so erfolgt in einem ersten Vergleicher 14 ein Abgleich des erzeugten Signals mit einem Vorgabewert. Sofern in Zuge einer Prozessverarbeitung eine Übereinstimmung festgestellt wird, erfolgt eine Freigabe (true) des angewählten Modus und ein Abruf eines entsprechenden Kennfeldes 15. Das Hybridfahrzeug wird dann im ECO-Modus betrieben. Analog hierzu können über das Vorgabemittel 12 ein Sport-Modus über ein weiteres Kennfeld 16 beziehungsweise ein Normal-Modus über ein drittes Kennfeld 17 ausgewählt werden.
Ein solche Betriebseinstellung eines Antriebskonzepts kommt idealerweise bei einem so genannten Hybrid-Antrieb, insbesondere Parallel-Hybrid-Antrieb, zum Einsatz, welcher neben dem Verbrennungsmotor ein Hochvoltsystem mit einer Elektromaschine, einer Hochvoltbatterie, einer Leistungselektronik und einem Spannungswandler aufweist und darüber hinaus einen Antriebsstrang mit Trennkupplung, Wandler und Stufenautomatik sowie ein Programm zur Ansteuerung der vorgenannten Komponenten in einem Systemverbund umfasst. Die gesamte Software der Ansteuerung kann dabei vollständig in die bereits vorhandene Motorsteuerung integriert sein.
Die wesentlichen Vorzüge eines Hybridsystems sind im Gegensatz zu einer konventionellen Verbrennungskraftmaschine neben niedrigen Abgasemissionen ein geringerer Kraftstoffverbrauch. Der verringerte Kraftstoffverbrauch kann erzielt werden, indem die Verbrennungskraftmaschine in günstigen Betriebspunkten vom Antriebsstrang getrennt und automatisch angehalten wird. Die in der Batterie gespeicherte Energie reicht, insbesondere bei einem so genannten Strong-Hybrid, aus, um das Fahrzeug weiter zu bewegen. Ein Betriebsbereich, bei dem die Trennkupplung offen, der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und ein rein elektrischer Fahrzeugantrieb zum Einsatz kommt, wird nachfolgend als eDrive bezeichnet. Im eDrive bewegt sich das Fahrzeug ausschließlich elektrisch durch die motorisch geschaltete Elektromaschine und durch die in der Hochvoltbatterie gespeicherte Energie. Die Dauer des Betriebsbereiches hängt in erster Linie vom gewünschten Bewegungszustand des Fahrzeugs, vor allem jedoch von dem Energiespeicher selbst, ab. Sinkt der Energieinhalt in der Batterie unter eine bestimmte Schwelle, wird der Verbrenner automatisch an den Antriebsstrang angekuppelt, indem die Trennkupplung geschlossen wird, und im Anschluss daran gestartet. Durch eine Umschaltung der Elektromaschine in einen generatorischen Betrieb kann nun wieder Leistung in den Hochvoltspeicher zu dessen Aufladung zurückgespeist werden. Dieser Vorgang wird als Rekuperation bezeichnet.
Die Strategie der Durchführung der automatischen Lade- und Entladevorgänge hängt von der jeweiligen im Steuergerät hinterlegten Betriebsstrategie ab. Die entsprechende Betriebsstrategie wiederum richtet sich grundlegend nach der Hochvoltbatterie aus, da diese systembedingt nie tiefentladen werden darf. Aus diesem Grund wird darauf geachtet, dass sich die Hochvoltbatterie immer in einem durch die Konstruktion bedingten Ladefenster befindet. Ein Maß für die Batterieladung stellt der Ladezustand – auch SOC (State Of Charge) genannt – dar, der einem in dem Steuergerät integrierten Hybridmanager über einen CAN-Bus zur Verfügung gestellt wird. Der SOC wird direkt in einem Steuergerät der Hochvoltbatterie, welches auch als BMS (Batterie Management System) bezeichnet wird, ermittelt und verarbeitet.
Die Umschaltung auf den ECO-Mode, sprich auf emissions- und verbrauchsgünstige Kennfelder, kann beispielsweise durch eine Aufweitung der Betriebsgrenzen der Hochvoltbatterie erfolgen, wodurch eine längere elektrische Fahrt ermöglicht wird. Auch ist eine Umschaltung auf Kennfelder für eine Nockenwellenverstellung möglich. Eine weitere Maßnahme besteht darin, Einschaltbedingungen einer gesteuerten Lastzuschaltung elektrischer Verbraucher – auch als Load-Response bezeichnet – zu justieren. Bei der gesteuerten Lastzuschaltung wird zwischen zwei Funktionen unterschieden. Bei Load-Response Start (LRS) wird verhindert, dass der Generator während und unmittelbar nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine Strom abgibt, um den Startvorgang nicht durch ein bremsendes Moment des Generators zu erschweren. Bei Load-Response Fahrt (LRF) wird bewirkt, dass elektrische Laständerungen, mit einem damit verbundenen steilen Drehmomentanstieg des Generators, nicht direkt an den Antriebsmotor weitergeleitet werden. Die Leistungsabgabe des Generators wird vielmehr durch eine sanfte Lastzuschaltung kontinuierlich gesteigert.
Ferner kann ein umweltschonender Fahrzeugbetrieb dadurch bereitgestellt werden, indem Volllast- und Bauteilkennfelder aktiviert werden oder eine Reduzierung einer aktiven Torsionsschwingungsdämpfung erfolgt. Neben der Glättung eines Fahrpedalgradienten kann zudem eine Umschaltung auf eine Fahrpedalkennlinie vorgenommen werden. Auch ist es möglich, eine Anpassung der Stop-/Start-Strategie hinsichtlich einer Maximierung automatischer Stops der Verbrennungskraftmaschine vorzunehmen; hierzu erfolgt eine Abschaltung mit erweiterten Temperatur- und SOC-Grenzen. Technisch umsetzbar ist zudem eine Zuschaltsperre für elektrische Verbraucher, insbesondere eines Hochvolt-Klimakompressors.
Sofern während des ECO-Modus dennoch eine schnelle Leistungsanforderung vom Fahrer, zum Beispiel vor einem Überholvorgang, gewünscht wird, so kann beispielsweise der ECO-Modus durch das Betätigen eines Kick-Down-Schalters verlassen werden. Diese Maßnahme stellt ein Abbruchkriterium für den ECO-Modus dar.
Alternativ zur Auswahl des ECO-Modus über die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann eine Aktivierung der beschriebenen Logik bei einem geringen Tankfüllstand mit einer Umschaltung auf eine maximale Reichweite erfolgen, wobei ein minimaler Verbrauch zu einer maximalen Reichweite führt. Ferner kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle mit einer Zielvorgabe für einen Wunschwert im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch beziehungsweise den Schadstoffausstoß belegt werden. Auch ist eine Erkennung und Anpassung der Betriebsmodi durch ein selbstadaptierendes System unter Berücksichtigung der letzten Fahrzyklen, insbesondere anhand eines Histogramms, einer Statistik oder dergleichen, möglich.
Ergänzung hierzu kann über das Vorgabemittel 12, beispielsweise über eine Taste, dem Fahrer auch die Möglichkeit gegeben werden, gezielt die Lade- und Betriebsstrategie der Hochvoltbatterie zu beeinflussen beziehungsweise zu bestimmen. Dabei können die beiden nachfolgenden Optionen zum Einsatz kommen. Gemäß einem ersten Ansatz erfolgt ein Laden der Hochvoltbatterie durch die verbaute Elektromaschine im Sinne eines autarken Ladevorgangs während der Fahrt. Nach einem weiteren Ansatz erfolgt ein Laden der Hochvoltbatterie durch eine externe Spannungsquelle. Hierzu kann der Ladevorgang nach dem so genannten Plug-In-Prinzip am Zielort durchgeführt werden.
Zusammenfassend befasst sich die vorliegende technische Lösung mit einer Vorrichtung 10 und einem zugehörigen Verfahren zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit einem Steuergerät 11 und einer darin hinterlegten Fahrbetriebsstrategie sowie mit einem Mittel 12 zur Vorgabe zumindest eines Fahrbetriebsmodus und damit zur Beeinflussung der Fahrbetriebsstrategie. Hierbei wird durch das Vorgabemittel ein weiterer Fahrbetriebsmodus mit einem energiereduzierten Fahrzeugbetrieb bereitgestellt. Das Mittel 12 ist vorzugsweise als Taste zur Aktivierung einer energiesparenden Fahrweise des Hybridfahrzeuges ausgeführt.

Claims

Vorrichtung (10) zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit einem Steuergerät (11) und einer darin hinterlegten Fahrbetriebsstrategie sowie mit einem Mittel (12) zur Vorgabe zumindest eines Fahrbetriebsmodus und damit zur Beeinflussung der Fahrbetriebsstrategie, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vorgabemittel (12) ein weiterer Fahrbetriebsmodus mit einem energiereduzierten Fahrzeugbetrieb bereitstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (12) zur Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus in Form eines Gebers, insbesondere elektrischer und/oder mechanischer Schalter, Taster oder Sensor, ausgeführt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (12) zur Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus in Form eines selbstadaptierenden Systems unter Berücksichtigung der letzten Fahrzyklen ausgeführt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus anhand einer Umschaltung auf emissions- und verbrauchsgünstige Kennfelder (15) erfolgt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus eine Hemmung einer Zuschaltung elektrischer Verbraucher, insbesondere Klimakompressor, erfolgt.
Verfahren zur Fahrbetriebseinstellung eines Hybridfahrzeugs mit einem Steuergerät (11) und einer darin hinterlegten Fahrbetriebsstrategie sowie mit einem Mittel (12) zur Vorgabe zumindest eines Fahrbetriebsmodus und damit zur Beeinflussung der Fahrbetriebsstrategie, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vorgabemittel (12) ein weiterer Fahrbetriebsmodus mit einem energiereduzierten Fahrzeugbetrieb bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (12) zur Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus in Form eines Gebers, insbesondere elektrischer und/oder mechanischer Schalter, Taster oder Sensor, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (12) zur Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus in Form eines selbstadaptierenden Systems unter Berücksichtigung der letzten Fahrzyklen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus anhand einer Umschaltung auf emissions- und verbrauchsgünstige Kennfelder erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorgabe des weiteren Fahrbetriebsmodus eine Hemmung einer Zuschaltung elektrischer Verbraucher, insbesondere Klimakompressor, erfolgt.