DE102005058829A1

DE102005058829A1 - Aktives Einstellen der Verlustleistung einer elektrischen Maschine im Rekuperationsbetrieb eines Hybrid-Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102005058829A1
Application number: DE102005058829A
Authority: DE
Inventors: Kurt Reutlinger; Klaus Beulich; Karsten Mann; Steffen Waldenmeier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekuperation von Energie in einem Hybrid-Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (6) und ein Bordnetz mit einem Energiespeicher (8) aufweist, der im Rekuperationsbetrieb, sofern möglich, von der elektrischen Maschine (10) aufgeladen wird. Die elektrische Maschine (10) kann unabhängig vom Ladezustand des Energiespeichers (8) ein reproduzierbares Bremsmoment (M¶B¶) erzeugen, wenn die elektrische Maschine derart betrieben wird, dass sie in Abhängigkeit von der Höhe des Fahrer-Bremswunsches und dem Anteil des generatorisch erzeugten Bremsmoments eine unterschiedlich hohe Verlustleistung (P¶Cu¶) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückgewinnen von Energie bei einem Hybrid-Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Hybridfahrzeuge umfassen neben dem Verbrennungsmotor üblicherweise eine elektrische Maschine, die in Abhängigkeit von der Fahrsituation entweder im Motor- oder im Generatorbetrieb betrieben wird. Im Motorbetrieb erzeugt die elektrische Maschine ein zusätzliches Antriebsmoment, das den Verbrennungsmotor z.B. in einer Beschleunigungsphase unterstützt. Im Generatorbetrieb wird dagegen die bei der Verzögerung des Fahrzeugs frei werdende kinetische Energie in elektrische Energie gewandelt (Rekuperation). Die so gewonnene elektrische Energie wird in einem Energiespeicher, wie z.B. einer Batterie oder einem Super-Cap, gespeichert und kann in anderen Fahrsituationen z. B. zum Antrieb des Fahrzeugs oder zur Versorgung elektrischer Verbraucher genutzt werden. Der Wirkungsgrad des Fahrzeugs kann dadurch erheblich gesteigert werden.
Im Rekuperationsbetrieb wird versucht, einen möglichst hohen Anteil der gewünschten Gesamtverzögerung (die der Fahrer durch Betätigung des Fuß-Bremspedals vorgibt) durch den Generator auszuüben und somit ein Maximum an Energie zurück zu gewinnen. Die Menge der vom Generator erzeugbaren elektrischen Energie ist jedoch abhängig vom Ladezustand bzw. der Aufnahmefähigkeit des Energiespeichers. Bei einem voll aufgeladenen Energiespeicher kann nur sehr wenig bzw. gar keine elektrische Energie in das Bordnetz gespeist werden, da der Energiespeicher andernfalls überlastet oder spannungsempfindliche Verbraucher beschädigt werden könnten. Die vom Generator abgegebene Leistung wird von einem Regler entsprechend eingestellt.
Der Generator erzeugt im Rekuperationsbetrieb ein leistungsabhängiges Brems- bzw. Schleppmoment. Dabei gilt grundsätzlich, dass das Schleppmoment mit zunehmender Erzeugung elektrischer Leistung steigt. Wegen der Abhängigkeit vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers kann das Schleppmoment stark variieren. Bei einem vom Fahrer initiierten Bremsvorgang (durch Betätigung der Betriebsbremse), bei dem die elektrische Maschine im Rekuperationsbetrieb zugeschaltet ist, variiert somit auch das Bremsverhalten des Fahrzeugs entsprechend. Dies gefährdet die Fahrsicherheit.
Hybrid-Fahrzeuge mit einer herkömmlichen hydraulischen oder pneumatischen Bremsanlage (bei der ein mechanischer Durchgriff zwischen dem Bremspedal und den einzelnen Radbremsen besteht) sind daher so ausgelegt, dass entweder nur beim Ausrollen des Fahrzeugs (nicht beim Bremsen) Energie zurück gewonnen oder beim Bremsen nur ein sehr geringer Betrag an Energie zurück gewonnen wird, um den Einfluss des Generators gering zu halten. Dies hat jedoch den wesentlichen Nachteil, dass die vom Generator maximal erzeugbare elektrische Leistung – vorausgesetzt der Energiespeicher ist aufnahmefähig – nicht voll ausgenutzt und somit der Wirkungsgrad des Fahrzeugs nur wenig verbessert werden kann.
Eine maximale Rückgewinnung von Bremsenergie ist i. d. R. nur bei Hybrid-Fahrzeugen mit einem elektrohydraulischen Bremssystem (EHB) möglich, da die schwankende Bremswirkung des Generators bei solchen Systemen kompensiert werden kann. Der Fahrer spürt in diesem Fall bei gleicher Betätigung des Bremspedals immer die gleiche Bremswirkung. Diese Kompensation ist nur bei elektrohydraulischen Bremssystemen, nicht jedoch bei rein hydraulischen bzw. rein pneumatischen Bremssystemen möglich.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Rekuperation von Energie bei einem Hybrid-Fahrzeug mit einer herkömmlichen hydraulischen oder pneumatischen Bremsanlage zu schaffen, mit dem bzw. der ein konstantes, vom aktuellen Ladezustand des Energiespeichers unabhängiges Bremsverhalten erreicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 12 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, die elektrische Maschine im Rekuperationsbetrieb derart zu betreiben, dass sie unabhängig vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers ein vorgebbares, reproduzierbares Bremsmoment erzeugt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass wenigstens ein elektrischer Parameter, wie z.B. eine Spannung, ein Strom und/oder Phasenwinkel der elektrischen Maschine so eingestellt wird, dass die Maschine das gewünschte Soll-Bremsmoment erzeugt, wobei einen Teil des gewünschten Moments, sofern der Energiespeicher aufnahmefähig ist, durch Erzeugung elektrischer Energie, und der restliche Teil durch Erzeugung von Verlustwärme bewirkt wird. Im Grenzfall, d.h. wenn der Energiespeicher voll aufgeladen ist, wird die Maschine so betrieben, dass sie nur noch Verlustleistung erzeugt. Auf diese Weise kann eine konstante Relation zwischen Bremsbetätigung und Gesamtverzögerung hergestellt werden, d.h. eine vorgegebene Bremspedalstellung bzw. Bremskraft bewirkt immer eine gleich starkes Generator-Moment und damit eine gleich starke Fahrzeugverzögerung, unabhängig vom Ladezustand des Energiespeichers. Das Bremsmoment der elektrischen Maschine kann z.B. im Rahmen einer Regelung auf einen Sollwert eingestellt werden.

Die elektrische Maschine wird vorzugsweise derart betrieben, dass der Anteil der elektrischen Generatorleistung maximal ist. Dadurch kann ein Maximum an elektrischer Energie erzeugt werden.

Solange der Energiespeicher aufnahmefähig und das geforderte Generator-Bremsmoment gering ist, wird die elektrische Maschine vorzugsweise im reinen Generatorbetrieb (ohne zusätzliche Erzeugung von Verlustleistung) betrieben. Wenn das geforderte Generator-Bremsmoment dagegen so hoch bzw. der Energiespeicher so wenig aufnahmefähig ist, dass ein maximal zulässiger Ladestrom oder eine maximale Ladespannung überschritten werden würde, wird die elektrische Maschine in einem „gemischten Betrieb" betrieben. Dabei wird ein Teil des geforderten Generator-Bremsmoments – vorzugsweise ein maximal möglicher Teil – durch Erzeugung elektrischer Energie, und der restliche Anteil durch Erzeugung von Verlustwärme bewirkt. Wenn der Energiespeicher vollständig aufgeladen ist oder bereits von Beginn an aufgeladen war, ist die vom Generator abgegebene elektrische Energie gleich Null und es wird nur noch Verlustwärme erzeugt. Dies soll als Grenzfall des „gemischten Betriebs" gelten.

Die Höhe des Generator-Bremsmoments ist vorzugsweise abhängig von der Stärke der Pedalbetätigung und nimmt mit zunehmender Pedalbetätigung vorzugsweise zu, insbesondere linear zu. Das Generator-Bremsmoment ist physikalisch durch ein maximales Generator-Bremsmoment begrenzt, das von der Konstruktion und insbesondere von den Wärmeabfuhr-Eigenschaften des Generators abhängt. Das Rekuperations-System ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass das Fahrzeug bis zu dieser oder einer niedrigeren Grenze parallel durch den Generator und die Betriebsbremse verzögert wird. Ein darüber hinausgehendes Bremsmoment wird dann ausschließlich durch die Betriebsbremse bewirkt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens eine Phase und/oder eine Spannung und/oder ein Strom der elektrischen Maschine so eingestellt, dass der Generator ein vorgegebenes Generator-Bremsmoment erzeugt. Hierzu wird vorzugsweise ein Umrichter, insbesondere ein Pulswechselrichter entsprechend angesteuert.

Um den Energiespeicher im Rekuperationsbetrieb nicht zu überladen, muss das Steuergerät den Ladezustand des Energiespeichers kennen. Es ist daher eine Einrichtung, wie z. B. eine aus dem Stand der Technik bekannte Ladezustandserkennung vorgesehen, die den Ladezustand des Energiespeichers überwacht und an das Steuergerät übermittelt. Die Zustandserkennung kann auch im Steuergerät als Software integriert sein.

Aus dem ermittelten Ladezustand bzw. der Aufnahmefähigkeit wird vorzugsweise ein maximaler Ladestrom (I_max) bestimmt. Der maximale Ladestrom definiert denjenigen Wert, ab dem die elektrische Maschine in den gemischten Betrieb übergeht und zunehmend Verlustleistung erzeugt.

Das Rekuperations-System ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass das Fahrzeug bereits verzögert, wenn das Fuß-Bremspedal nicht oder nur sehr gering betätigt wird. Dadurch kann es vorkommen, dass das Bremslicht noch nicht aktiv ist. Gemäß der Erfindung wird daher das Bremslicht vorzugsweise aktiviert, wenn die Fahrzeugverzögerung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dadurch ist gewährleistet, dass nachfolgende Fahrer in jedem Fall ein Bremssignal erhalten, auch wenn der Fahrer des vorderen Fahrzeugs das Bremspedal nicht betätigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Rekuperations-System derart ausgelegt, dass bereits beim Ausrollen des Fahrzeugs (ohne Betätigung des Fuß-Bremspedals) ein vorgegebenes generatorisches Bremsmoment erzeugt wird. Dadurch kann zusätzlich Energie eingespart werden.

Der Rekuperationsbetrieb kann entweder automatisch oder vom Fahrer initiiert, beispielsweise über einen im Fahrzeug integrierten Sensor, aktiviert werden. Der Sensor kann beispielsweise ein Schalter, Taster oder ein anderer Sensor, wie z.B. ein am Bremspedal angeordneter Pedalwertgeber sein. Der Sensor könnte alternativ auch am Lenkrad, einem Lenkradhebel, dem Schalthebel oder einer anderen Position im Cockpit angeordnet sein.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist ein Pedalwertgeber vorgesehen, der die Stärke einer Betätigung des Fuß-Bremspedals erfasst. In diesem Fall ist das Rekuperations-System derart eingerichtet, dass die Höhe des Generator-Bremsmoments von der Betätigung des Fuß-Bremspedals abhängt. Durch schwächeres bzw. stärkeres Betätigen des Fuß-Bremspedals kann der Fahrer weniger oder mehr Energie zurückgewinnen. Die Höhe der zurück gewonnenen Energie kann dem Fahrer z.B. auf einem Display angezeigt werden.

Alternativ könnte das Generator-Bremsmoment nach dem Betätigen des Sensors auch automatisch, z.B. rampenartig, erhöht werden.

Der Rekuperationsbetrieb wird vorzugsweise durch Betätigung des Fahrpedals oder durch einen Eingriff eines Regelsystems, wie z.B. ABS oder ESP unterbrochen bzw. beendet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rekuperation von Energie umfasst ein Steuergerät, das mit einem Umrichter verbunden ist, der zwischen die elektrische Maschine und ein Bordnetz mit einem elektrischen Energiespeicher geschaltet ist, der vom Generator aufgeladen wird. Das Steuergerät steuert den Umrichter so an, dass die elektrische Maschine – je nach Ladezustand des Energiespeichers – einen vorgegeben Teil elektrischer Energie und einen mehr oder weniger großen Teil an (Verlust-)Wärme erzeugt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild der wesentlichen Elemente eines Rekuperationssystems;
2 ein Flussdiagramm zur Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte im Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine;
3a–3c den Verlauf des Generator-Bremsmoments und des Batterie-Ladestroms in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals; und
4 ein vereinfachtes elektrisches Ersatzschaltbild der elektrischen Maschine.
1 zeigt eine schematische Blockdarstellung der wesentlichen Elemente eines Rekuperationssystems in einem Hybridfahrzeug. Das Hybrid-Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor 6 und eine elektrische Maschine 10, die sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann. Im Motorbetrieb wird der Verbrennungsmotor 6 durch die elektrische Maschine 10 unterstützt; im Generatorbetrieb wird elektrische Energie erzeugt, die in einem Energiespeicher, hier einer Batterie 8, gespeichert wird. Die gewonnene elektrische Energie kann in anderen Fahrsituationen z.B. zum Antrieb des Fahrzeugs oder zur Versorgung elektrischer Verbraucher genutzt werden.
Die elektrische Maschine 10 und die Batterie 8 sind über einen Pulswechselrichter 9 (PWR) miteinander verbunden. Der PWR 9 bestimmt Leistung und Betriebsart der elektrischen Maschine 10 und wird von einem Steuergerät 4 entsprechend angesteuert.
Das Steuergerät 4 ist ferner mit der Batterie 8 verbunden und erhält verschiedene Batterie-Zustandsgrößen, wie z.B. den Klemmenstrom und die Klemmenspannung. Eine im Steuergerät 4 integrierte Batterie-Zustandserkennung wertet die Batteriegrößen aus und berechnet daraus den Ladezustand der Batterie 8. Der Ladezustand bestimmt den maximalen Ladestrom, mit dem die Batterie 8 aufgeladen werden kann. Im Rekuperationsbetrieb darf der maximale Ladestrom (I_max) nicht überschritten werden, da andernfalls der Energiespeicher überladen oder Verbraucher überlastet werden könnten.
Der im Steuergerät 4 hinterlegte Rekuperations-Algorithmus ist derart ausgelegt, dass die elektrische Maschine 10 im Rekuperationsbetrieb ein vorgegebenes, reproduzierbares Bremsmoment erzeugt – unabhängig vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 8. Dies wird dadurch erreicht, dass wenigstens ein elektrischer Parameter der elektrischen Maschine 10, wie z.B. eine Spannung, ein Strom oder Phasenwinkel, mittels des PWR 9 so eingestellt wird, dass der Generator das gewünschte Generator-Bremsmoment erzeugt. Der Anteil des Bremsmoments, der nicht durch Abgabe elektrischer Leistung bewirkt werden kann, wird durch Erzeugung von thermischer Energie bewirkt. Die wesentlichen Verfahrensschritte des Rekuperationsbetriebs werden nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert.
Das Rekuperations-System umfasst ferner ein Bremspedal mit Pedalwertgeber 2, der den Fahrer-Bremswunsch aufnimmt. Der Pedalwertgeber ist mit dem Steuergerät 4 verbunden. Die Betriebsbremse ist mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine beliebige Bremsanlage mit mechanischem Durchgriff zwischen Pedal und Bremsaktuator, wie z.B. eine herkömmliche hydraulische oder pneumatische Bremsanlage (bzw. eine Nicht-EHB-Bremsanlage).
Am Steuergerät 4 sind ferner ein Fahrpedalgeber 5 und ein Regelsystem 7, z.B. ESP oder ABS, angeschlossen (der Regelalgorithmus könnte auch im Steuergerät 4 implementiert sein). Der Rekuperationsbetrieb wird vorzugsweise durch die Betätigung des Fuß-Bremspedals 2 aktiviert. Wahlweise oder zusätzlich könnte auch ein separater Sensor 11 vorgesehen sein, mit dem der Fahrer den Rekuperationsbetrieb manuell aktivieren bzw. steuern kann.
2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines Rekuperationsbetriebs. Der Rekuperationsbetrieb wird im nachfolgenden Beispiel durch Betätigung des Fuß-Bremspedals 2 aktiviert (Schritt 15). Der Pedalwertgeber erzeugt ein entsprechendes Signal, das an das Steuergerät 4 weitergeleitet wird.
In Schritt 16 berechnet das Steuergerät 4 auf Basis des Bremssignals ein entsprechendes Moment M_B, das das Soll-Bremsmoment für die elektrische Maschine 10 darstellt. Der Zusammenhang zwischen Bremsbetätigung bzw. -weg und Generator-Sollmoment kann z.B. durch eine Kennlinie vorgegeben sein, wie sie in den 3a, 3b dargestellt ist.
In Schritt 17 wird der Ladezustand des Energiespeichers 8 ermittelt und daraus ein maximaler Ladestrom I_max berechnet (Schritt 18). Wenn der zur Umsetzung des Soll-Bremsmoments M_B erforderliche Ladestrom I kleiner ist als der maximale Ladestrom I_max, wird die elektrische Maschine 10 im reinen Generatorbetrieb (Block 20) betrieben. Im „reinen Generatorbetrieb" wird die elektrische Maschine 10 bzw. der PWR 9 derart angesteuert, dass der Generator 10 einen maximalen Anteil an elektrischer Leistung und einen minimalen (nur durch die ohmschen Verluste bedingten) Anteil an Verlustleistung erzeugt.
Wenn der errechnete Batterie-Ladestrom I in Schritt 19 dagegen größer ist als der maximale Ladestrom I_max, wird die elektrische Maschine 10 in einem gemischten Betrieb B betrieben (Schritt 21). Dabei erzeugt der Generator 10, sofern möglich, teilweise elektrische Leistung und einen variablen Anteil an Verlustleistung, der vom Bremswunsch und vom Ladezustand des Energiespeichers 8 abhängig ist.
Der Rekuperationsbetrieb wird in Schritt 22 unterbrochen bzw. deaktiviert, wenn der Fahrer erneut auf das Fahrpedal tritt oder ein Schlupf-Regler, wie z.B. ESP oder ABS in den Fahrbetrieb eingreifen.
3a zeigt den Bremspedalweg s über der Zeit (Kennlinie 23), 3b das Soll-Bremsmoment M_B der elektrischen Maschine 10 (Kennlinie 24) korrespondierend zur Bremspedalstellung und 3c den Batterie-Ladestrom I (Kennlinie 25).
Im vorliegenden Beispiel ist die Batterie 8 nicht vollständig geladen und kann daher vom Generator 10 weiter aufgeladen werden. Die Ladefähigkeit ist durch den maximalen Batterie-Ladestrom I_max (3c) begrenzt. Bei einer geringen Betätigung des Bremspedals 2 wird die elektrische Maschine 10 im rein generatorischen Betrieb A betrieben und die Batterie 8 mit einem vom Pedalweg s abhängigen Batteriestrom I geladen. Mit stärkerer Betätigung erreicht der Ladestrom den Maximalwert I_max (siehe 3c). Nach Erreichen des maximalen Batterie-Ladestroms I_max geht die Maschine 10 in einen gemischten Betrieb B über, in dem sie neben der elektrischen Leistung zunehmend Verlustleistung erzeugt. Der Ladestrom I bleibt dabei auf dem maximalen Wert I_max. Das Bremsmoment M_B der elektrischen Maschine 10 nimmt mit zunehmendem Pedalweg s linear zu, bis ein Grenzmoment M_g erreicht ist.
Wie bereits erwähnt, wird der Generatorbetrieb durch entsprechende Ansteuerung des Pulswechselrichters 9 eingestellt. Das Steuergerät 4 liefert dem Pulswechselrichter 9 hierzu Sollwerte für verschiedene elektrische Zustandsgrößen, wie z.B. eine Phase, einen Strom- oder Spannungswert.
Verschiedene Möglichkeiten zur Variation der Verlustleistung der elektrischen Maschine 10 ergeben sich aus der folgenden mathematischen Beschreibung der elektrischen Maschine 10.
4 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer elektrischen Maschine 10, wie beispielsweise eines Klauenpolgenerators. Die Wicklung der Maschine 10 hat eine Induktivität L und einen ohmschen Widerstand R. Die Polradspannung ist mit U_P bezeichnet. Der Klemmenstrom ist mit I₁ und die Klemmenspannung mit U₁ bezeichnet.
Für die elektrische Maschine 10 gilt allgemein: P1 = Pmech + PCu,wobei P₁ die elektrische Klemmenleistung, P_mech die mechanische Leistung (innere Leistung) und P_Cu die ohmsche Verlustleistung in der Wicklung der elektrischen Maschine 10 ist. Im Motorbetrieb sind die Größen P₁ und P_mech positiv; im Generatorbetrieb nehmen diese Größen negative Werte an.
Für die mechanische Leistung (innere Leistung) gilt:
Für die elektrische Klemmenleistung (Netzleistung) gilt:
Für die ohmsche Verlustleistung gilt:
Die beiden Leistungen P₁ und P_mech können in gewissen Grenzen unabhängig voneinander eingestellt werden. Dadurch wird es möglich, auch die ohmsche Verlustleistung P_Cu entsprechend zu variieren.
Die verschiedenen Leistungen P_mech, P₁ und P_Cu lassen sich z.B. über die zwei freien Parameter U₁ und α einstellen, wobei α der Phasenwinkel zwischen der Klemmenspannung U₁ und der Polradspannung U_p ist. Aus den beiden Gleichungen für P₁ und P_mech lässt sich für die beiden Unbekannten U₁ und α eine eindeutige Lösung bestimmen. Die Grundschwingung der Klemmenspannung U₁ kann zwischen einem Wert U₁ = 0 und einem Maximalwert U₁ = U_max eingestellt werden. Der Winkel α kann beispielsweise zwischen α = 0 und α = 360° eingestellt werden.
Der Wert der Parameter U₁, α bei voll aufgeladener Batterie ergibt sich aus folgendem Beispiel. Bei voll aufgeladener Batterie ist die Netzleistung P₁ der elektrischen Maschine 10 gleich Null, da die Batterie 8 keine Leistung mehr aufnehmen kann. Die Maschine 10 ist daher so anzusteuern, dass die gesamte Bremsleistung der Maschine 10 in ohmsche Wärmeverluste umgewandelt wird und keine Energie in die Batterie 8 (bzw. das Netz) gespeist wird. Der maximale Batterie-Ladestrom I_max ist in diesem Fall I_max = 0. Eingesetzt in Gleichung (2) ergibt sich für die Klemmenspannung U₁:
Für die mechanische Leistung P_mech ergibt sich:
Daraus kann der Winkel α ermittelt werden.
daraus kann für den Fall P₁ = 0 als maximale Bremsleistung der Wert
bei α = 90° ermittelt werden.
Da Umrichter, wie z.B. der PWR 9 häufig nicht die Klemmenspannung U₁ und deren Winkel α zum Rotor regeln, sondern den Ständerstrom I₁ und den Winkel β des Stroms regeln, könnte alternativ auch der Strom I₁ und dessen Winkel β zur Polradspannung U_p bestimmt werden.

Claims

Verfahren zur Rekuperation von Energie in einem Hybrid-Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (6) und eine elektrische Maschine (10) umfasst und ein Bordnetz mit einem Energiespeicher (8) aufweist, der im Rekuperationsbetrieb von der elektrischen Maschine (10) mit elektrischer Energie aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Rekuperationsbetrieb ein Soll-Bremsmoment (M_B) bestimmt und wenigstens ein elektrischer Parameter (U, I, α) der elektrischen Maschine (10) so eingestellt wird, dass die elektrische Maschine (10) das gewünschte Soll-Bremsmoment (M_B) erzeugt, wobei einen Teil des gewünschten Moments (M_B), sofern der Energiespeicher (8) aufnahmefähig ist, durch Erzeugung elektrischer Energie, und der restliche Teil durch Erzeugung von Verlustwärme bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (10) derart betrieben wird, dass der Anteil der elektrischen Leistung maximal ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Ladestrom (I_max) der elektrischen Maschine (10) bestimmt wird und die elektrische Maschine (10) bis zum Erreichen des maximalen Ladestroms (I_max) in einem reinen Generatorbetrieb, und nach Erreichen des maximalen Ladestroms (I_max) in einem gemischten Betrieb (B) betrieben wird, in dem die elektrische Maschine einen variablen Verlustanteil (P_cu) erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das von der elektrischen Maschine (10) im Rekuperationsbetrieb erzeugte Bremsmoment (M_B) mit zunehmender Erhöhung des Fahrer-Bremswunsches linear zunimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phase (α) und/oder eine Spannung (U₁) und/oder ein Strom (I₁) variiert wird, um den Anteil der Verlustleistung (P_cu) zu variieren und das gewünschte Soll-Bremsmoment (M_B) zu erzeugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladezustand des Energiespeichers (8) von einer Zustandserkennung (4) überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremslicht (3) aktiviert wird, wenn die Verzögerung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, auch wenn das Fuß-Bremspedal (2) nicht betätigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine (10) aktiviert wird, wenn der Fahrer einen entsprechenden Sensor (11) betätigt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11) ein Schalter, Taster, ein Bremswertgeber (2) oder ein anderer Sensor ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Bremsmoments (M_B) der elektrischen Maschine (10) am Sensor (11) einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment (M_b) der elektrischen Maschine (10) nach Betätigen des Sensors (11) automatisch rampenartig erhöht wird.
Vorrichtung zur Rekuperation von Energie bei einem Hybrid-Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (6) und eine elektrische Maschine (10) umfasst und ein Bordnetz mit einem Energiespeicher (8) und einem Umrichter (9) aufweist, der zwischen das Gleichspannungs-Bordnetz und die elektrische Maschine (10) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (4) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Höhe eines Fahrer-Bremswunsches ein Soll-Bremsmoment (M_B) der elektrischen Maschine (10) bestimmt und den Umrichter (9) derart ansteuert, dass die elektrische Maschine (10) das gewünschte Soll-Bremsmoment (M_B) zum einen Teil durch Erzeugung elektrischer Energie, sofern der Energiespeicher (8) aufnahmefähig ist, und zum anderen Teil durch Erzeugung von Verlustwärme bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) dem Umrichter (9) eine Phase (α) und/oder eine Spannung (U₁) und/oder einen Strom (I₁) vorgibt, um den Anteil der Verlustleistung (P_cu) zu variieren und das gewünschte Soll-Bremsmoment (M_B) zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zustandserkennung (4) vorgesehen ist, die den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (8) überwacht und daraus einen maximalen Ladestrom (I_max) ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch einen Sensor (11), mittels dem der Fahrer den Rekuperationsbetrieb starten kann.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor am Lenkrad, einem Lenkradhebel, einem Schalthebel oder an einem anderen Ort innerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist.