DE102010003000A1 - Method for controlling range-extender in electric vehicle, involves determining power rating according to required drive torque, where range-extender is controlled according to power rating - Google Patents

Method for controlling range-extender in electric vehicle, involves determining power rating according to required drive torque, where range-extender is controlled according to power rating Download PDF

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Abstract

The method involves determining a power rating according to a required drive torque. The range-extender (3) is controlled according to the power rating. A required driving power is determined according to the required drive torque. A required output (P-rex) of the range-extender is determined according to the required driving power. An independent claim is also included for a control device for controlling a range-extender in an electric vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft die Ansteuerung eines sogenannten Range-Extenders in einem Elektrofahrzeug.The invention relates to the control of a so-called range extender in an electric vehicle.

Aufgrund der begrenzten Kapazität des elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs, ist die Reichweite eines Elektrofahrzeugs begrenzt. Die Reichweite eines Elektrofahrzeugs ist typischerweise geringer als die Reichweite eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor. Außerdem dauert das Aufladen des elektrischen Energiespeichers deutlich länger als das Betanken eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor.Due to the limited capacity of the electric energy storage of an electric vehicle, the range of an electric vehicle is limited. The range of an electric vehicle is typically less than the range of a motor vehicle with an internal combustion engine. In addition, the charging of the electric energy storage takes much longer than the refueling of a motor vehicle with an internal combustion engine.

Ein Range-Extender (auch als Reichweiten-Verlängerer bezeichnet) ist ein zusätzliches Aggregat in einem Elektrofahrzeug, welches es erlaubt, die Reichweite des Elektrofahrzeugs zu vergrößern. Typischerweise umfasst ein Range-Extender einen Verbrennungsmotor und einen mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten elektrischen Generator. Bei Betrieb des Verbrennungsmotors wird der elektrische Generator des Range-Extenders von dem Verbrennungsmotor angetrieben.A range extender (also called range extender) is an additional unit in an electric vehicle that allows to increase the range of the electric vehicle. Typically, a range extender includes an internal combustion engine and an electrical generator mechanically coupled to the internal combustion engine. During operation of the internal combustion engine, the electric generator of the range extender is driven by the internal combustion engine.

Aus der Druckschrift US 5,264,764 ist eine Steuerung für einen Range-Extender beschrieben. Hierbei wird eine Leistungsanforderung an den Range-Extender ermittelt, die der Ansteuerung des Range-Extenders dient.From the publication US 5,264,764 a control for a range extender is described. A power request to the range extender is used to control the range extender.

Ein weiteres Verfahren zur Steuerung eines Range-Extenders ist in der Druckschrift EP 0 739 772 A1 beschrieben.Another method for controlling a range extender is in the document EP 0 739 772 A1 described.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ansteuern eines Range-Extenders anzugeben. Das Verfahren sollte einfach zu realisieren sein und sich möglichst einfach in bekannte Momentenstrukturen für die Längsführung einbinden lassen. Ferner ist die Erfindung auf eine entsprechende Steuervorrichtung für einen Range-Extender gerichtet.It is an object of the invention to provide a method for driving a range extender. The method should be easy to implement and can be integrated into known torque structures for the longitudinal guidance as simply as possible. Furthermore, the invention is directed to a corresponding control device for a range extender.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object is solved by the features of the independent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Range-Extenders in einem Elektrofahrzeug. Das Elektrofahrzeug umfasst eine erste elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs sowie ferner einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der ersten elektrischen Maschine (beispielsweise eine Batterie oder einen Kondensator). Ferner ist ein Range-Extender zur elektrischen Energieversorgung der ersten elektrischen Maschine und/oder des elektrischen Energiespeichers vorhanden. Der Range-Extender umfasst einen Verbrennungsmotor und eine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte zweite elektrische Maschine. Gemäß dem Verfahren wird eine Leistungsangabe in Abhängigkeit eines angeforderten Antriebsdrehmomentes bestimmt. Das angeforderte Antriebsdrehmoment basiert auf dem Fahrerwunsch. Der Range-Extender wird dann in Abhängigkeit der Leistungsangabe gesteuert.A first aspect of the invention relates to a method for controlling a range extender in an electric vehicle. The electric vehicle includes a first electric machine for driving the motor vehicle and also an electric energy storage for supplying the first electric machine (for example, a battery or a capacitor). Furthermore, a range extender for the electrical power supply of the first electric machine and / or the electrical energy storage device is present. The range extender includes an internal combustion engine and a second electric machine mechanically coupled to the internal combustion engine. According to the method, a performance indication is determined in dependence on a requested drive torque. The requested drive torque is based on the driver's request. The range extender is then controlled as a function of the power specification.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Steuerung des Range-Extenders auf einfache Weise in die bekannte Momentenstruktur für die Längsführung eines Fahrzeugs einzubinden. Ein vom Fahrer gewünschtes Antriebsdrehmoment, welches in einer konventionellen Momentenstruktur als Signal typischerweise bereits verfügbar ist, lässt sich in ein Leistungssignal überführen, welches dann als Basis für die Ansteuerung des Range-Extenders dient.The method according to the invention makes it possible to easily integrate the control of the range extender into the known torque structure for the longitudinal guidance of a vehicle. A desired by the driver drive torque, which is typically already available in a conventional torque structure as a signal can be converted into a power signal, which then serves as the basis for controlling the range extender.

Bei der Leistungsangabe handelt es sich vorzugsweise um eine angeforderte Antriebsleistung oder um die angeforderte Leistung des Range-Extenders.The power specification is preferably a requested drive power or the requested power of the range extender.

Die angeforderte Leistung des Range-Extenders lässt sich aus dem angeforderten Antriebsmoment, der aktuellen Drehzahl der ersten elektrischen Maschine (oder aus einer anderen Drehzahl des Antriebsstrangs, wie z. B. die Raddrehzahl) sowie weiterer Parameter bestimmen. Diese Leistung kann dann vom Range-Extender bei typischerweise anderer Drehzahl des Verbrennungsmotors (diese Drehzahl entspricht gewöhnlich auch der Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine) und entsprechend anderem Moment des Verbrennungsmotors eingestellt werden.The requested power of the range extender may be determined from the requested drive torque, the current speed of the first electric machine (or other powertrain speed, such as wheel speed), and other parameters. This power can then be adjusted by the range extender at typically different engine speed (this speed usually also corresponds to the speed of the second electric machine) and according to other engine torque.

Vorzugsweise werden zwei Leistungsangaben bestimmt: Zunächst wird eine angeforderte Antriebsleistung basierend auf dem angeforderten Antriebsdrehmoment bestimmt (hierbei kann ferner die aktuelle Drehzahl der ersten elektrischen Maschine berücksichtigt werden). Basierend auf der angeforderten Antriebsleistung und eines oder mehrerer Parameter des elektrischen Energiespeichers und/oder Bordnetzes lässt sich dann die angeforderte Leistung des Range-Extenders bestimmen. Die angeforderte Leistung des Range-Extenders wird also vorzugsweise in Abhängigkeit der angeforderten Antriebsleistung sowie der durch den elektrischen Energiespeicher und/oder durch das Bordnetz vorgegebenen Anforderungen ermittelt.Preferably, two performance specifications are determined: First, a requested drive power is determined based on the requested drive torque (in this case, furthermore, the current speed of the first electric machine can be taken into account). Based on the requested drive power and one or more parameters of the electrical energy storage and / or electrical system can then determine the requested power of the range extender. The requested power of the range extender is thus determined preferably as a function of the requested drive power as well as the requirements imposed by the electrical energy store and / or by the vehicle electrical system.

Bei den Parametern des elektrischen Energiespeichers (beispielsweise Lade- und/oder Entladeparameter) und/oder des Bordnetzes handelt es sich typischerweise auch um Leistungsgrößen, die mit der angeforderten Antriebsleistung auf einfache Weise in Beziehung gesetzt werden können.The parameters of the electrical energy storage device (for example, charging and / or discharging parameters) and / or the vehicle electrical system are typically also output quantities that can be easily related to the required drive power.

Vorzugsweise wird die Leistung des Range-Extenders in Abhängigkeit einer maximalen Abgabeleistung des elektrischen Energiespeichers bestimmt. The power of the range extender is preferably determined as a function of a maximum output power of the electrical energy store.

Ein weiteres Beispiel für einen nutzbaren Parameter ist die geforderte Sollleistung zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder Zur Speisung des Bordnetzes.Another example of a usable parameter is the required nominal power for charging the electrical energy storage and / or for supplying the electrical system.

Ein anderes Beispiel für einen derartigen Parameter ist die maximale Aufnahmeleistung des elektrischen Energiespeichers. Hierbei ist anzumerken, dass die Aufnahmeleistung des Energiespeichers, beispielsweise einer Batterie, typischerweise begrenzt ist.Another example of such a parameter is the maximum power consumption of the electrical energy storage. It should be noted that the power consumption of the energy storage, such as a battery, is typically limited.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden (neben dem angeforderten Drehmoment) drei weitere Schnittstellen verwendet, um den Range-Extender abhängig vom Fahrerwunsch und der zur Verfügung stehenden Leistung des elektrischen Energiespeichers zu steuern: nämlich die maximalen Abgabeleistung des elektrischen Energiespeichers, die geforderte Sollleistung zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes sowie die maximale Aufnahmeleistung des elektrischen Energiespeichers.According to an advantageous embodiment (in addition to the requested torque), three further interfaces are used to control the range extender depending on the driver's request and the available power of the electric energy storage: namely, the maximum power output of the electric energy storage, the required target power to charge the electrical energy storage and / or to power the electrical system and the maximum power of the electrical energy storage device.

Die drei Schnittstellen ermöglichen es, die Leistung des Range-Extenders durch eine strategische Leistungskoordination zu beeinflussen.The three interfaces make it possible to influence the performance of the range extender through strategic performance coordination.

Die angeforderte Leistung des Range-Extenders lässt sich beispielsweise aus der angeforderten Antriebsleistung abzüglich der maximalen Abgabeleistung des elektrischen Energiespeichers zuzüglich der Sollleistung zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes bestimmen. Hierbei kann das Ergebnis dieser Rechenoperationen noch durch einen Wirkungsgrad des Range-Extenders dividiert werden, um die angeforderte Leistung des Range-Extenders zu bestimmen. Beispielsweise lässt sich die angeforderte Leistung des Range-Extenders über folgende Gleichung bestimmen: Prex = (Pwunsch fahrer – Pbatt max ab + Pbatt laden)·1/η The requested power of the range extender can be determined, for example, from the requested drive power minus the maximum output power of the electrical energy store plus the nominal power for charging the electrical energy store and / or for supplying the electrical system. In this case, the result of these arithmetic operations can still be divided by an efficiency of the range extender in order to determine the requested power of the range extender. For example, the requested power of the range extender can be determined by the following equation: P rex = (P driver - P batt max ab + P batt load ) · 1 / η

Hierbei beschreibt die Größe Prex die angeforderte Leistung des Range-Extenders, die Größe Pwunsch fahrer die angeforderte Antriebsleistung, die Größe Pbatt max ab die maximale Abgabeleistung des elektrischen Energiespeichers, die Größe Pbatt laden die Sollleistung zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes und die Größe η den Wirkungsgrad des Range-Extenders.Here, the size P rex describes the requested power of the range extender, the size P desire driver the requested drive power, the size P batt max from the maximum power output of the electric energy storage, the size P batt load the target power to charge the electrical energy storage and / or for the supply of the electrical system and the size η the efficiency of the range extender.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens können die geforderte Antriebsleistung und/oder die angeforderte Leistung des Range-Extenders unter bestimmten Voraussetzungen auch einen negativen Wert annehmen.In a preferred embodiment of the method, the required drive power and / or the requested power of the range extender can also assume a negative value under certain conditions.

Die angeforderte Antriebsleistung weist beispielsweise einen negativen Wert auf, wenn das Fahrpedal losgelassen wird und das angeforderte Drehmoment aufgrund des Schleppmoments negativ wird. Eine negative angeforderte Antriebsleistung kann auch im Schubfall (z. B. bei Bergabfahrt) auftreten.For example, the requested drive power has a negative value when the accelerator pedal is released and the requested torque becomes negative due to the drag torque. A negative requested drive power can also occur in case of overrun (eg when driving downhill).

Im Fall einer negativen angeforderten Antriebsleistung wird unter Umständen auch eine negative Leistung des Range-Extenders angefordert. Bei dem Verfahren lässt sich beispielsweise im Schubfall (z. B. bei Bergabfahrt) eine negative Leistung des Range-Extenders anfordern. Eine negative Leistung des Range-Extenders ergibt sich dann, wenn die elektrische Maschine des Range-Extenders als Motor betrieben wird und der Range-Extender ohne Einspritzung gedreht wird. In diesem Fall wird keine elektrische Leistung vom Range-Extender erzeugt, sondern elektrische Leistung in der elektrischen Maschine des Range-Extenders verbraucht.In the case of a negative requested drive power, a negative power of the range extender may also be requested. In the method, for example, in the case of overrun (eg when driving downhill), a negative power of the range extender can be requested. A negative performance of the range extender results when the electric engine of the range extender is operated as a motor and the range extender is rotated without injection. In this case, no electric power is generated by the range extender, but consumes electrical power in the electric engine of the range extender.

Eine negative Leistung des Range-Extenders wird bei dem Verfahren vorzugsweise dann angefordert, wenn die maximale Leistungsaufnahme des elektrischen Energiespeichers (z. B. bei einer Bremsung mit der elektrischen Antriebsmaschine) ansonsten überschritten würde.A negative power of the range extender is preferably requested in the method if the maximum power consumption of the electrical energy store (eg during braking with the electric drive machine) would otherwise be exceeded.

Vorzugsweise wird daher bei dem Verfahren im Fall einer negativen geforderten Antriebsleistung die Summe aus

  • – dem Betrag (z. B. 16 kW) der geforderten negativen Antriebsleistung (z. B –16 kW), und
  • – der Sollleistung (z. B. 3 kW) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes
mit der maximalen Aufnahmeleistung (z. B. 10 kW) des elektrischen Energiespeichers verglichen.Preferably, therefore, in the case of a negative required drive power, the sum becomes
  • - the amount (eg 16 kW) of the required negative drive power (eg 16 kW), and
  • - The target power (eg 3 kW) for charging the electrical energy storage and / or power to the electrical system
compared with the maximum power consumption (eg 10 kW) of the electrical energy store.

Falls diese Summe (z. B. 19 kW) größer als die maximale Aufnahmeleistung (z. B. 10 kW) ist, wird vorzugsweise eine negative Leistung des Range-Extenders ermittelt.If this sum (eg 19 kW) is greater than the maximum recording power (eg 10 kW), preferably a negative power of the range extender is determined.

Der Betrag der Leistung des Range-Extenders ergibt sich in diesem Fall vorzugsweise aus der Differenz (z. B. 6 kW) zwischen dem Betrag (z. B. 16 kW) der geforderten negativen Antriebsleistung und der maximalen Aufnahmeleistung (z. B. 10 kW). Hierbei wird die Differenz vorzugsweise noch durch den Wirkungsgrad des Range-Extenders dividiert, um den Betrag der negativen Leistung des Range-Extenders zu ermitteln.The amount of power of the range extender in this case preferably results from the difference (eg 6 kW) between the amount (eg 16 kW) of the required negative drive power and the maximum power consumption (eg 10 kW). Here, the difference is preferably divided by the efficiency of the range extender to determine the amount of negative power of the range extender.

Falls die vorstehend erwähnte Summe (z. B. 7 kW) hingegen kleiner als die maximale Aufnahmeleistung (z. B. 10 kW) ist, und falls außerdem die angeforderte Antriebsleistung (z. B. –4 KW) kleiner als eine maximale Abgabeleistung (z. B. 50 kW) des elektrischen Energiespeichers ist, ergibt sich die Leistung des Range-Extenders aus der Leistung (z. B. 3 kW) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes. Hierbei wird dieser Wert vorzugsweise noch durch den Wirkungsgrad des Range-Extenders dividiert. On the other hand, if the above-mentioned sum (eg 7 kW) is less than the maximum absorption power (eg 10 kW) and if, in addition, the requested drive power (eg -4 KW) is less than a maximum power output ( 50 kW, for example) of the electrical energy store, the power of the range extender results from the power (for example 3 kW) for charging the electrical energy store and / or for supplying the vehicle electrical system. In this case, this value is preferably divided by the efficiency of the range extender.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden bei dem Verfahren eine Drehzahlvorgabe und/oder ein Drehmomentvorgabe in Abhängigkeit der angeforderten Leistung des Range-Extenders bestimmt. Diese Angaben werden dann zur Steuerung des Range-Extenders verwendet.According to an advantageous embodiment, a speed specification and / or a torque specification are determined as a function of the requested power of the range extender in the method. This information is then used to control the range extender.

Beispielsweise lässt sich eine angeforderte Drehzahl des Range-Extenders in Abhängigkeit der angeforderten Leistung des Range-Extenders bestimmen. Dafür kann eine abgespeicherte Kennlinie oder ein abgespeichertes Kennlinienfeld verwendet werden, wobei jede Kennlinie des Kennlinienfeldes einer bestimmten Temperatur zugeordnet ist. Aus der angeforderten Drehzahl und der angeforderten Leistung ergibt dann das angeforderte Moment des Range-Extenders.For example, a requested speed of the range extender can be determined as a function of the requested power of the range extender. For this purpose, a stored characteristic or a stored characteristic field can be used, wherein each characteristic of the characteristic field is assigned to a specific temperature. From the requested speed and the requested power then gives the requested moment of the range extender.

Vorzugsweise werden bei dem Verfahren somit in Abhängigkeit der angeforderten Leistung des Range-Extenders eine Drehzahlvorgabe und eine Drehmomentvorgabe für den Range-Extender bestimmt.In the method, a speed specification and a torque specification for the range extender are thus preferably determined as a function of the requested power of the range extender.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Drehzahlvorgabe zur Steuerung der elektrischen Maschine des Range-Extenders verwendet, während die Drehmomentvorgabe zur Steuerung des Verbrennungsmotors verwendet wird. Dies ist deshalb von Vorteil, weil die elektrische Maschine des Range-Extenders typischerweise eine Drehzahlregelung aufweist, die die Drehzahlvorgabe als Führungsgröße verwenden kann, während sich das Drehmoment des Range-Extenders leicht über den Verbrennungsmotor steuern lässt (z. B. über Luftmenge, Zündwinkel und/oder Einspritzzeitpunkt).According to an advantageous embodiment, the speed specification is used to control the electrical engine of the range extender, while the torque input is used to control the internal combustion engine. This is advantageous because the electrical engine of the range extender typically has a speed control that can use the speed specification as a reference variable, while the torque of the range extender can be easily controlled via the internal combustion engine (eg via air quantity, ignition angle and / or injection timing).

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Range-Extenders in einem Elektrofahrzeug gerichtet. Die Steuervorrichtung ist zur Ausführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet. Die Merkmale der Steuervorrichtung entsprechen daher den Merkmalen des vorstehend genannten Verfahrens. Dementsprechend ist die Steuervorrichtung eingerichtet, eine Leistungsangabe in Abhängigkeit eines angeforderten Antriebsdrehmomentes zu bestimmen, und den Range-Extenders in Abhängigkeit der Leistungsangabe zu steuern.A second aspect of the invention is directed to a control device for controlling a range extender in an electric vehicle. The control device is set up to carry out the aforementioned method. The features of the control device therefore correspond to the features of the aforementioned method. Accordingly, the control device is set up to determine a power specification as a function of a requested drive torque, and to control the range extender in dependence on the power specification.

Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Steuervorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.The above statements on the method according to the invention according to the first aspect of the invention also apply correspondingly to the control device according to the invention according to the second aspect of the invention.

Ferner ist die Erfindung auf ein übergeordnetes Steuergerät gerichtet, welches die vorstehende Steuervorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst. Das Steuergerät dient dabei neben der Steuerung des Range-Extenders auch der Steuerung der ersten elektrischen Maschine, die das Elektrofahrzeug direkt antreibt. Das Steuergerät umfasst Mittel zum Bestimmen oder lediglich zur Entgegennahme eines ersten und eines zweiten Momenten-Signals zur Angabe eines angeforderten Antriebsdrehmoments basierend auf einer Fahrpedal-Stellung. Das erste Momenten-Signal wird in die obige Steuervorrichtung gespeist und das zweite Momenten-Signal dient zur Steuerung der ersten elektrischen Maschine.Furthermore, the invention is directed to a higher-level control device, which comprises the above control device according to the second aspect of the invention. The control unit is used in addition to the control of the range extender and the control of the first electric machine that drives the electric vehicle directly. The control unit comprises means for determining or merely accepting a first and a second torque signal for indicating a requested drive torque based on an accelerator pedal position. The first torque signal is fed to the above control device and the second torque signal is used to control the first electric machine.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. In diesen zeigen:The invention will be described below with reference to the accompanying drawings with reference to several embodiments. In these show:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ansteuerung eines Range-Extenders in einem Elektrofahrzeug; 1 an embodiment of the inventive control of a range extender in an electric vehicle;

2 ein Ausführungsbeispiel zur Berechnung der Leistungsanforderung Prex des Range-Extenders 3; 2 an embodiment for calculating the power requirement P rex of the range extender 3 ;

3 beispielhafte Grenzen des Wertebereichs des Drehmoments Mdk in Abhängigkeit von der Drehzahl Ndk; und 3 exemplary limits of the value range of the torque M dk as a function of the rotational speed N dk ; and

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ansteuerung eines Range-Extenders in einem Elektrofahrzeug. 4 a further embodiment of the inventive control of a range extender in an electric vehicle.

1 zeigt Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ansteuerung eines Range-Extenders 3 in einem Elektrofahrzeug. Das Elektrofahrzeug umfasst eine elektrische Maschine 1 sowie einen elektrischen Energiespeicher 6 (beispielsweise eine aufladbare Batterie oder einen Kondensator) zur Versorgung der elektrischen Maschine 1 mit elektrischer Energie. Die elektrische Maschine 1 dient dem Antrieb des Kraftfahrzeugs und ist mit dem Antriebsstrang (nicht dargestellt) des Fahrzeugs mechanisch verbunden. Der Range-Extender 3 dient zur elektrischen Energieversorgung der ersten elektrischen Maschine, des elektrischen Energiespeichers und auch des Bordnetzes. Der Range-Extender 3 umfasst einen Verbrennungsmotor 4 und eine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor 4 gekoppelte elektrische Maschine 2. 1 shows an embodiment of the inventive control of a range extender 3 in an electric vehicle. The electric vehicle includes an electric machine 1 and an electrical energy storage 6 (For example, a rechargeable battery or a capacitor) for supplying the electrical machine 1 with electrical energy. The electric machine 1 is used to drive the motor vehicle and is mechanically connected to the drive train (not shown) of the vehicle. The range extender 3 serves for the electrical power supply of the first electric machine, the electric energy storage and also of the electrical system. The range extender 3 includes an internal combustion engine 4 and one mechanically with the internal combustion engine 4 coupled electric machine 2 ,

Ferner ist ein Funktionsblock 5 zur Ansteuerung des Range-Extenders 3 über eine geforderte Leistung vorgesehen. Durch den Block 5 wird die Aufteilung der Momente zwischen der elektrischen Maschine 1 und dem Verbrennungsmotor 4 um eine Leistungsbetrachtung erweitert, mit der der Range-Extender 3 angesteuert wird. Der Funktionsblock 5 nimmt ein gefordertes Sollantriebsdrehmoment Mdk sowie eine gemessene Drehzahl Nrad entgegen. Das geforderte Antriebsdrehmoment Mdk ergibt sich aus dem Fahrerwunsch und basiert auf der Fahrpedal-Stellung. Bei dem Antriebsdrehmoment Mdk handelt es sich vorzugsweise um das Drehmoment am Getriebeeingang und bei der Drehzahl Nrad handelt es sich vorzugsweise um die (gemessene) Raddrehzahl. Die Steuervorrichtung 5 berechnet intern eine Leistungsangabe, insbesondere eine Soll-Leistungsabgabe, in Abhängigkeit des angeforderten Antriebsdrehmomentes Mdk, wobei der Range-Extender 3 in Abhängigkeit dieser Leistungsangabe (insbesondere Soll-Leistungsabgabe) angesteuert wird. Vorzugsweise wird in dem Steuerblock 5 eine angeforderte Antriebsleistung Pwunsch fahrer in Abhängigkeit des angeforderten Antriebsdrehmomentes Mdk und der Drehzahl Nrad bestimmt. In Abhängigkeit der angeforderten Antriebsleistung Pwunsch fahrer wird eine angeforderte Sollleistung P des Range-Extenders 3 bestimmt. Die Leistung Prex des Range-Extenders 3 wird durch die strategische Leistungskoordination 7 beeinflusst. Zur Leistungskoordination werden drei Schnittstellen vorgeschlagen, um den Range-Extender abhängig vom Fahrerwunsch und der zur Verfügung stehenden Batterieleistung zu steuern: Pbatt laden, Pbatt max ab und Pbatt max auf.Furthermore, a functional block 5 for controlling the range extender 3 provided over a required achievement. Through the block 5 will be the division of moments between the electric machine 1 and the internal combustion engine 4 extended by a performance review, with which the range extender 3 is controlled. The function block 5 accepts a required target drive torque M dk and a measured speed N rad . The required drive torque M dk results from the driver's request and is based on the accelerator pedal position. The drive torque M dk is preferably the torque at the transmission input and the speed N rad is preferably the (measured) wheel speed. The control device 5 internally calculates a power specification, in particular a desired power output, as a function of the requested drive torque M dk , wherein the range extender 3 in response to this power (in particular target power output) is controlled. Preferably, in the control block 5 a requested drive power P desired driver determined in dependence of the requested drive torque M dk and the speed N rad . Depending on the requested drive power P desire driver is a requested target power P of the range extender 3 certainly. The power P rex of the range extender 3 is through strategic performance coordination 7 affected. For power coordination , three interfaces are proposed to control the range extender depending on the driver's request and the available battery power: P charging load , P batt max off and P batt max on .

Dabei beschreibt die Größe Pbatt laden die geforderte Leistung zur Ladung der Batterie und/oder zur Stützung des Bordnetzes. Die Größe Pbatt max ab gibt die maximale Abgabeleistung des elektrischen Energiespeichers 6 an (entspricht „max” in Block 7), beispielsweise die maximale Abgabeleistung der Batterie 6 ohne die Batterie 6 bei Leistungsentnahme zu schädigen. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um Leistung, die in der vom Energiespeicher 6 gespeisten elektrischen Maschine 1 für den Antrieb verwendet wird; die Leistung kann aber auch für andere Verbraucher wie Klimaanlage oder das Bordnetz verwendet werden. Die Größe Pbatt max auf beschreibt die maximale Aufnahmeleistung des Energiespeichers 6 (entspricht „min” in Block 7), beispielsweise die maximale Ladeleistung ohne die Batterie 6 bei der Ladung zu schädigen.The size P batt load describes the required power for charging the battery and / or for supporting the vehicle electrical system. The size P batt max ab gives the maximum power output of the electrical energy storage 6 on (corresponds to "max" in block 7 ), for example, the maximum power output of the battery 6 without the battery 6 to harm when drawing power. These are mainly power that comes from the energy store 6 powered electric machine 1 used for the drive; The power can also be used for other consumers such as air conditioning or the electrical system. The size P batt max on describes the maximum recording power of the energy storage 6 (corresponds to "min" in block 7 ), for example, the maximum charging power without the battery 6 to damage the cargo.

Die Größen Pbatt max ab und Pbatt max auf basieren vorzugsweise auf einer Voraussschau, beispielsweise auf einer Vorausschau für die nächsten 10 Sekunden.The sizes P batt max ab and P batt max on are preferably based on a lookahead, for example on a preview for the next 10 seconds.

Die Bestimmung der angeforderten Sollleistung Prex des Range-Extenders 3 wird im Zusammenhang mit 2 anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert.The determination of the requested nominal power P rex of the range extender 3 is related to 2 explained in more detail with reference to an embodiment.

Der Range-Extender 3 wird in Abhängigkeit der angeforderten Leistung Prex des Range-Extenders 3 gesteuert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird basierend auf der angeforderten Leistung Prex ein gefordertes Drehmoment Mdrex des Range-Extenders 3 und eine geforderte Drehzahl Nkw des Range-Extenders 3 bestimmt. Vorzugsweise wird das Drehmoment Mdrex zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors 4 verwendet, während die Drehzahl Nkw zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 2 verwendet wird.The range extender 3 becomes dependent on the requested power P rex of the range extender 3 controlled. In this embodiment, based on the requested power P rex, a required torque M drex of the range extender 3 and a required speed N kw of the range extender 3 certainly. Preferably, the torque M is Drex for driving the internal combustion engine 4 used while the speed N kw for driving the electric machine 2 is used.

Die elektrische Maschine 1 wird typischerweise von dem Energiespeicher 6 mit elektrischer Leistung versorgt (s. Pbatt in 1). Die elektrische Maschine 1 kann bei Betrieb des Range-Extenders 4 auch durch die erzeugte Leistung Prex des Range-Extenders direkt mit elektrischer Energie versorgt werden. Ein Teil Pbatt laden der erzeugten Leistung Prex kann dabei zur Ladung des elektrischen Energiespeichers 6 und/oder zur Speisung des Bordnetzes (nicht dargestellt), insbesondere auch zur Speisung elektrischer Verbraucher (nicht dargestellt) verwendet werden.The electric machine 1 is typically from the energy store 6 supplied with electrical power (see P batt in 1 ). The electric machine 1 can when operating the range extender 4 also be supplied directly by the generated power P rex of the range extender with electrical energy. A part of P batt load the generated power P rex can thereby charge the electrical energy storage 6 and / or for supplying the vehicle electrical system (not shown), in particular also for supplying electrical consumers (not shown) are used.

Vorzugsweise ist es in 1 vorgesehen, dass die elektrische Maschine 1 wahlweise lediglich über den Range-Extender 3 (d. h. nicht über die Batterie 6) mit elektrischer Energie vorsorgt wird.Preferably, it is in 1 provided that the electric machine 1 alternatively only via the range extender 3 (ie not over the battery 6 ) is provided with electrical energy.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Berechnung der Leistungsanforderung Prex des Range-Extenders 3 in dem Steuerblock 5. Der Steuerblock 5 berechnet durch Multiplikation des Drehmoments Mdk und der Raddrehzahl Nrad die angeforderte Antriebsleistung Pwunsch fahrer. Da sich die Drehzahl Nrad auf die Räder und nicht auf den Getriebeeingang bezieht, wird ferner ein Faktor k berücksichtigt, der unter anderem die Übersetzung zwischen Rad und Getriebeeingang beschreibt. 2 shows an embodiment for calculating the power requirement P rex of the range extender 3 in the control block 5 , The control block 5 calculated by multiplying the torque M dk and the wheel speed N rad the requested drive power P desire driver . Since the speed N rad refers to the wheels and not to the transmission input, a factor k is also taken into account, which inter alia describes the translation between the wheel and transmission input.

Bei der Berechnung der Leistungsanforderung Prex des Range-Extenders 3 können mehrere Fälle unterschieden werden.When calculating the power requirement P rex of the range extender 3 Several cases can be distinguished.

1. Fall(Pwunsch fahrer > Pbatt max ab 1st case (P driver > P batt max

Im unteren Pfad 10 erfolgt ein Vergleich zwischen der angeforderte Antriebsleistung Pwunsch fahrer und der maximalen Abgabeleistung Pbatt max ab des elektrischen Energiespeichers 6. Für den Fall, dass die angeforderte Antriebsleistung Pwunsch fahrer größer als die maximale Abgabeleistung Pbatt max ab des elektrischen Energiespeichers 6 ist, ergibt sich im unteren Pfad 10 am Ausgang der Maximum-Operation 13 (Maximum zwischen Pwunsch fahrer – Pbatt max ab und 0) ein positiver Wert, welcher Pwunsch fahrer – Pbatt max ab entspricht. Auf diesen Wert wird die Sollleistung Pbatt laden zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes addiert. Das Ergebnis dieser Rechenoperationen wird noch durch den Wirkungsgrad η des Range-Extenders 3 dividiert, um die angeforderte Leistung Prex des Range-Extenders zu bestimmen. Die angeforderte Leistung des Range-Extenders wird in diesem Fall gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: Prex soll = (Pwunsch fahrer – Pbatt max + Pbatt laden)·1/η In the lower path 10 a comparison is made between the requested drive power P desired driver and the maximum power output P batt max from the electrical energy store 6 , In the event that the requested drive power P desire driver larger as the maximum output power P batt max from the electrical energy storage 6 is, results in the lower path 10 at the exit of the maximum operation 13 (Maximum between driver request - P batt max off and 0) a positive value, which corresponds to driver request - P batt max ab . The setpoint power P batt is added to this value to charge the electrical energy store and / or to supply the vehicle electrical system. The result of these arithmetic operations is still due to the efficiency η of the range extender 3 divided to determine the requested power P rex of the range extender. The requested power of the range extender is determined in this case according to the following equation: P rex should = (P driver - P load max + P load load ) · 1 / η

2. Fall2nd case

Im oberen Pfad 11 wird insbesondere für negative Werte der angeforderten Leistung Pwunsch fahrer (z. B. –16 kW) verwendet, also beispielsweise wenn die angeforderte Drehmoment Mdk negativ ist (z. B. im Schubfall). Hier wird die Summe aus dem Betrag der geforderten (negativen) Antriebsleistung Pwunsch fahrer (z. B. –16 kW) und der Sollleistung Pbatt laden (3 kW) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes mit der maximalen Aufnahmeleistung Pbatt max auf (z. B. 10 kW) des elektrischen Energiespeichers 6 verglichen. Dabei ist zu beachten, dass die 2 dargestellte Größe Pbatt min = –Pbatt max auf einen negativen Wertbereich hat (d. h. beispielsweise im Fall einer maximalen Aufnahmeleistung Pbatt max auf von 10 kW gilt Pbatt min = –10 kW).In the upper path 11 In particular, for negative values of the requested power P desired driver (eg -16 kW) is used, that is to say, for example, when the requested torque M dk is negative (eg in case of overrun). Here, the sum of the amount of the required (negative) drive power P desired driver (eg -16 kW) and the target power P batt load (3 kW) for charging the electrical energy storage and / or power supply of the electrical system with the maximum Recording power P batt max on (eg 10 kW) of the electrical energy storage 6 compared. It should be noted that the 2 shown size P batt min = -P batt max to a negative value range (ie, for example, in the case of a maximum recording power P batt max to from 10 kW applies P batt min = -10 kW).

Der Range-Extender 3 kann auch zum Unterstützen des Schubmomentes angesteuert werden, indem der Range-Extender mit einer negativen Leistung Prex angesteuert wird. Mit anderen Worten: ein negatives Drehmoment Mdk, welches sich beispielsweise bei Loslassen des Fahrpedals ergibt, kann bei einer negativen Leistungsvorgabe Prex in dem Range-Extender 3 verbraucht werden, so dass diese im Range-Extender 3 verbrauchte Leistung nicht in das Bordnetz oder die Batterie gespeist werden muss, wenn hier keine Aufnahmekapazität vorhanden ist. 3 zeigt in diesem Zusammenhang für einen Elektroantriebsmotor beispielhafte Grenzen des Wertebereichs des Drehmoments Mdk in Abhängigkeit von der Drehzahl Ndk. Aus 3 ist ersichtlich, dass das Drehmoment Mdk in Abhängigkeit der Fahrervorgabe zwischen dem negativen Schleppmoment Mschlepp und dem positiven maximalen Drehmoment Mmax liegen kann. Ein negatives Drehmoment Mdk und die damit verbundene negative Leistungsanforderung Pwunsch fahrer (also ein Leistungsüberschuss) kann mit Hilfe des Range-Extenders 3 zumindest teilweise aufgefangen werden, so dass der elektrische Energiespeicher 6 nicht überladen wird, falls dessen Aufnahmefähigkeit bereits erschöpft ist.The range extender 3 can also be controlled to support the thrust torque by the range extender is driven with a negative power P rex . In other words, a negative torque M dk , which results, for example, when the accelerator pedal is released, may be at a negative power specification P rex in the range extender 3 be consumed, so this in range extender 3 consumed power must not be fed into the electrical system or the battery, if there is no capacity here. 3 shows in this context for an electric drive motor exemplary limits of the range of the torque M dk as a function of the speed N dk . Out 3 It can be seen that the torque M dk can be dependent on the driver specification between the negative drag torque M schlepp and the positive maximum torque M max . A negative torque M dk and the associated negative power requirement P desire driver (ie a power surplus ) can be determined with the help of the range extender 3 be at least partially absorbed, so that the electrical energy storage 6 is not overloaded, if its capacity is already exhausted.

Falls nämlich im 2. Fall die vorstehend genannte Summe (z. B. 19 kW) aus dem Betrag (z. B. 16 kW) der geforderten (negativen) Antriebsleistung Pwunsch fahrer und der Sollleistung Pbatt laden (3 kW) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzes größer als die maximale Aufnahmeleistung Pbatt max auf (z. B. 10 kW) ist, ergibt sich am Ausgang der Minimum-Operation 14 ein negativer Wert, der Pwunsch fahrer – Pbatt laden – Pbatt min entspricht. Auf diesen negativen Wert wird wieder die Größe Pbatt laden addiert, so dass der Wert am Ausgang der Addition 15 der Differenz (z. B. –6 kW) zwischen Pwunsch fahrer (z. B. –16 kW) und Pbatt min (z. B. –10 kW) entspricht. Hierbei wird die Differenz vorzugsweise noch durch den Wirkungsgrad η (z. B. 0,9) des Range-Extenders 3 dividiert, um daraus die negative Leistung Prex (z. B. 0,9·–6 kW = –5,4 kW) des Range-Extenders 3 zu ermitteln.Namely, in the second case, if the above-mentioned sum (eg, 19 kW) is charged from the amount (eg, 16 kW) of the required (negative) driving power P desired driver and the target power P batt (3 kW) of the electrical energy storage device and / or for supplying the vehicle electrical system is greater than the maximum recording power P batt max (eg 10 kW), results at the output of the minimum operation 14 a negative value, the driver's desire - P loading load - P batt min corresponds. On top of this negative value, the size P batt load is added again, giving the value at the output of the addition 15 the difference (eg -6 kW) between the desired driver (eg -16 kW) and P batt min (eg -10 kW). In this case, the difference is preferably still due to the efficiency η (eg 0.9) of the range extender 3 to derive the negative power P rex (eg 0.9 · -6 kW = -5.4 kW) of the range extender 3 to investigate.

Falls die Summe (z. B. 19 kW) größer als die maximale Aufnahmeleistung Pbatt max auf (z. B. 10 kW) ist, wird die Batterie 6 mit der maximalen Aufnahmeleistung Pbatt max auf (z. B. 10 kW) geladen; die negative Leistung Prex (z. B. –5.4 kW) des Range-Extenders 3 wird dann im Range-Extender 3 quasi vernichtet. Dies erfolgt dadurch, dass die elektrische Maschine 2 des Range-Extenders 3 als Motor betrieben wird und der Range-Extender 3 ohne Einspritzung dreht.If the sum (eg 19 kW) is greater than the maximum input power P batt max to (eg 10 kW), the battery becomes 6 with the maximum input power P batt max charged to (eg 10 kW); the negative power P rex (eg -5.4 kW) of the range extender 3 will then be in range extender 3 virtually destroyed. This is done by having the electric machine 2 of the range extender 3 is operated as a motor and the range extender 3 without injection rotates.

3. Fall3. Case

Falls die Summe (z. B. 7 kW) aus dem Betrag (z. B. 4 kW) der geforderten (negativen) Antriebsleistung Pwunsch fahrer und der Sollleistung Pbatt laden (3 kW) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers und/oder zur Speisung des Bordnetzeshingegen kleiner als die maximale Aufnahmeleistung (z. B. 10 kW) ist, ergibt sich am Ausgang der Minimum-Operation 14 eine Null. Falls außerdem die angeforderte Antriebsleistung Pwunsch fahrer (z. B. –4 kW) kleiner als eine maximale Abgabeleistung (z. B. 50 kW) des elektrischen Energiespeichers 6 ist, ergibt sich auch am Ausgang der Maximum-Operation 13 eine Null, so dass in diesem Fall die angeforderte Leistung Prex (z. B. 31/3 kW) des Range-Extenders 3 der Leistung Pbatt laden (z. B. 3 kW) dividiert durch den Wirkungsgrad η (z. B. 0,9) des Range-Extenders 3 entspricht. In diesem Fall wird die Batterie 6 mit einem Wert (z. B. 7,33 kW) geladen, der der Summe aus dem Betrag der angeforderten Antriebsleistung Pwunsch fahrer (z. B. –4 KW) und der mit dem Wirkungsgrad η (z. B. 0,9) multiplizierten Leistung Prex (z. B. 3,33 kW) entspricht.If the sum (eg 7 kW) of the amount (eg 4 kW) of the required (negative) drive power P desire driver and the target power P batt charge (3 kW) for charging the electrical energy storage and / or Supply of the on-board supply system is smaller than the maximum input power (eg 10 kW), results at the output of the minimum operation 14 a zero. In addition, if the requested drive power P desired driver (eg -4 kW) smaller than a maximum power output (eg 50 kW) of the electrical energy storage 6 is also the result of the maximum operation 13 a zero, so in this case the requested power P rex (eg 31/3 kW) of the range extender 3 the power P batt charge (eg, 3 kW) divided by the efficiency η (eg, 0.9) of the range extender 3 equivalent. In this case, the battery will 6 with a value (eg 7.33 kW), which is the sum of the amount of the requested drive power P desired driver (eg -4 KW) and that with the efficiency η (eg 0.9 kW) ) multiplied power P rex (eg 3.33 kW).

Im hinteren Teil des Blocks 5 wird dann die Leistungsanforderung Prex des Range-Extenders 3 über ein Kennlinienfeld 16 in eine Drehzahl Nkw umgerechnet. Das Kennlinienfeld 16 verwendet die Motortemperatur Tmot als Parameter. Aus der Leistung Prex und der Drehzahl Nkw lässt sich dann das Moment Mdrex des Range-Extenders 3 bestimmen. Der Range-Extender 3 wird über das Binärsignal Strex im Generatorbetrieb gestartet. Das Binärsignal Strex schaltet auf „true”, wenn die Leistung Prex des Range-Extenders 3 größer als eine Startanforderung Krexstart (z. B. 0,5 kW) ist. Im Fall einer negativen Leistung Prex wird bei bekanntem negativen Schleppmoment des Verbrennungsmotors 4 eine passende Drehzahl Nkw für die elektrische Maschine 2 bestimmt wird (nicht dargestellt). Die Drehzahl ergibt sich hierbei aus dem bekannten Schleppmoment des Verbrennungsmotors des Range-Extenders.In the back of the block 5 then becomes the power request P rex of the range extender 3 via a characteristic field 16 converted into a speed N kw . The characteristic field 16 uses the motor temperature T mot as a parameter. From the power P rex and the speed N kw can then be the moment M drex of the range extender 3 determine. Of the Range Extenders 3 is started via the binary signal St rex in generator mode. The binary signal St rex switches to true if the power P rex of the range extender 3 greater than a start request K rexstart (eg, 0.5 kW). In the case of a negative power P rex becomes known negative drag torque of the internal combustion engine 4 a suitable speed N kw for the electric machine 2 is determined (not shown). The speed results from the known drag torque of the internal combustion engine of the range extender.

Aus 1 und 2 zeigt sich, dass sich durch die Verknüpfung der strategischen Anforderungen über die drei Schnittstellen Pbatt laden, Pbatt max ab und Pbatt max auf mit dem Fahrerwunsch automatisch eine Leistungsanforderung Prex an den Range-Extender 3 ergibt, wenn die Batterieleistung nicht ausreichend für die geforderten Fahrleistungen ist (s. den Vergleich in Pfad 10 in 2). Wie vorstehend beschrieben, kann bei einer negativen Drehmomentanforderung, insbesondere im Schubfall, sogar eine negative Leistung Prex des Range-Extenders 3 angefordert werden. Dies entspricht beispielsweise einer Bergabfahrt mit voller Batterie und ohne Einspritzung drehendem Range-Extender 3, um eine elektrische Rest-Verzögerung über den Fahrerwunsch und die elektrische Maschine des Antriebs bereitstellen zu können.Out 1 and 2 shows that by linking the strategic requirements via the three interfaces P load loading , P batt max off and P batt max on with the driver's request automatically a power request P rex to the range extender 3 results when the battery power is not sufficient for the required performance (see the comparison in path 10 in 2 ). As described above, even with a negative torque request, in particular in the case of overrun, even a negative power P rex of the range extender 3 be requested. This corresponds for example to a downhill run with full battery and without injection rotating Range Extender 3 in order to provide a residual electrical delay via the driver's request and the electric machine of the drive.

Im Extremfall mangelnder Batterieunterstützung (z. B. Notlauf mit defekter Batterie oder leere Batterie) ist die vorstehend beschriebene Ansteuerung in der Lage, den Range-Extender direkt über den Fahrerwunsch anzusteuern und das Fahrzeug als rein seriellen Hybrid ohne elektrischen Zwischenspeicher zu betreiben. Die Beeinflussung über die strategischen Größen wird dann zu Null gesetzt. Sämtliche Größen Pbatt laden, Pbatt max ab und Pbatt max auf können dann auf Null gesetzt werden. Damit ist der Zwischenspeicher wirkungslos.In the extreme case of insufficient battery support (eg emergency operation with defective battery or empty battery), the activation described above is able to control the range extender directly via the driver's request and to operate the vehicle as a purely serial hybrid without an electrical buffer. The influence on the strategic values is then set to zero. All sizes P batt load , P batt max off and P batt max on can then be set to zero. Thus, the cache is ineffective.

4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ansteuerung eines Range-Extenders 3 in einem Elektrofahrzeug. Mit gleichen Bezugszeichen in 1 und 4 versehene Zeichnungsbestandteile entsprechen einander. Ausgehend von dem über das Fahrpedal mitgeteilten Fahrerwunsch werden in einem Block 20 zur Momenten-Koordination die Sollmomentsignale Mdkl und Mdk bestimmt. Das Sollmoment beider Sollmomentsignale entspricht einander, jedoch liegt das Signal Mdkl schneller an als das Signal Mdk. Das Sollmomentsignal Mdkl wird in die Steuervorrichtung 5 gespeist und das Sollmomentsignal Mdk dient zur Steuerung der elektrischen Maschine 1. Wie im Zusammenhang mit 1 und 2 besprochen, werden in Block 5 das Drehmoment Mdrex und die Drehzahl Nkw des Range-Extenders 3 bestimmt. Die Drehmomentanforderung Mdrex wird im Range-Extender 3 über zwei parallele Pfade umgesetzt: über einen langsam reagierenden Pfad 21 und einen schnell reagierenden Pfad 22. Der langsame Pfad 21 steuert beispielsweise über die Drosselklappe die Luftzufuhr. Der schnelle Pfad 22 setzt die Drehmomentanforderung beispielsweise über den Zündwinkel oder den Einspritzzeitpunkt um. Die vom Verbrennungsmotor 4 erzeugte mechanische Leistung wird in der elektrischen Maschine 2 des Range-Extenders 3 in elektrische Leistung Prex umgesetzt. Die elektrische Leistung Prex kann zum Laden der Batterie 6 und/oder zum Speisen der elektrischen Antriebsmaschine 1 in der im Zusammenhang mit 1 diskutierten Weise verwendet werden. 4 shows a second embodiment of the inventive control of a range extender 3 in an electric vehicle. With the same reference numerals in FIG 1 and 4 provided drawing components correspond to each other. Starting from the driver's request communicated via the accelerator pedal are in a block 20 for torque coordination determines the desired torque signals M dkl and M dk . The nominal torque of both nominal torque signals corresponds to each other, but the signal M dkl is faster than the signal M dk . The target torque signal M dkl is in the control device 5 fed and the desired torque signal M dk is used to control the electric machine 1 , As related to 1 and 2 Be discussed in block 5 the torque M drex and the speed N kw of the range extender 3 certainly. The torque requirement M drex is in the range extender 3 implemented over two parallel paths: over a slowly reacting path 21 and a fast-reacting path 22 , The slow path 21 controls, for example via the throttle valve, the air supply. The fast path 22 sets the torque request over, for example, the ignition angle or the injection timing. The from the combustion engine 4 generated mechanical power is in the electric machine 2 of the range extender 3 converted into electrical power P rex . The electric power P rex can charge the battery 6 and / or for powering the electric drive machine 1 in the context of 1 be discussed way.

Die vorstehend beschriebene technische Lehre erlaubt die Berechnung der elektrischen Leistungsabgabe des Range-Extenders auf der Basis des Fahrerwunschmomentes. Es werden die strategischen Bedarfe der Batterieleistung und Ladung innerhalb der Leistungsbetrachtung des Fahrerwunsches vorzugsweise durch lediglich drei Schnittstellen berücksichtigt. Basis für die Berechnung ist die Leistungsbetrachtung von Fahrerwunsch, Range-Extender und Batterie. Außerdem erlaubt die Erfindung die einfache Einbindung in bekannte Momentenstrukturen für die Längsführung von Fahrzeugen. Dies ermöglicht die Berücksichtigung alle Schnittstellen im Fahrzeug, wie die Vmax-Regelung, Fahrgeschwindigkeitsregelung, Fahrdynamikregelung etc. Die Erfindung erlaubt eine Notlauffähigkeit: auch ohne strategische Vorgabe und ohne Batterie wird immer die richtige Sollleistungsabgabe des Range-Extenders berechnet. Die Berechnung der Leistungsabgabe ermöglicht dabei den Antriebsfall als auch den Verzögerungsfall. Beide Fälle können unter Zuhilfenahme des Range-Extenders gesteuert werden. So werden die Eigenschaften des rein verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeuges mit den Eigenschaften des rein elektromotorisch betriebenen Fahrzeuges kombiniert.The technical teaching described above allows the calculation of the electric power output of the range extender on the basis of the driver's desired torque. The strategic requirements of the battery power and charge within the performance consideration of the driver's request are preferably taken into account by only three interfaces. Basis for the calculation is the performance consideration of driver request, range extender and battery. In addition, the invention allows easy integration into known torque structures for the longitudinal guidance of vehicles. This allows the consideration of all interfaces in the vehicle, such as the V max control , driving speed control, vehicle dynamics control, etc. The invention allows a Notlauffähigkeit: even without strategic specification and without battery, the correct target output of the range extender is always calculated. The calculation of the power output allows the drive case as well as the deceleration case. Both cases can be controlled with the help of the range extender. Thus, the properties of the purely internal combustion engine operated vehicle are combined with the properties of the purely electric motor-powered vehicle.

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Claims (14)

Verfahren zum Steuern eines Range-Extenders (3) in einem Elektrofahrzeug, welches umfasst: – eine erste elektrische Maschine (1) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, – einen elektrischen Energiespeicher (6) zur Versorgung der ersten elektrischen Maschine (1), – den Range-Extender (3) umfassend einen Verbrennungsmotor (4) und eine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor (4) gekoppelte zweite elektrische Maschine (2), mit den Schritten: – Bestimmung einer Leistungsangabe (Prex) in Abhängigkeit eines angeforderten Antriebsdrehmomentes (Mdk); und – Steuern des Range-Extenders (3) in Abhängigkeit der Leistungsangabe (Prex).Method for controlling a range extender ( 3 ) in an electric vehicle, comprising: - a first electric machine ( 1 ) for driving the motor vehicle, - an electrical energy store ( 6 ) for supplying the first electric machine ( 1 ), - the range extender ( 3 ) comprising an internal combustion engine ( 4 ) and one mechanically with the internal combustion engine ( 4 ) coupled second electric machine ( 2 ), comprising the steps of: - determining a performance indication (P rex ) as a function of a requested drive torque (M dk ); and - controlling the range extender ( 3 ) depending on the power specification (P rex ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens der Leistungsangabe umfasst: – Bestimmen einer angeforderten Antriebsleistung (Pwunsch fahrer) in Abhängigkeit des angeforderten Antriebsdrehmomentes (Mdk); und – Bestimmen einer angeforderten Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) in Abhängigkeit der angeforderten Antriebsleistung (Pwunsch fahrer), wobei der Range-Extender (3) in Abhängigkeit der angeforderten Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) gesteuert wird.The method of claim 1, wherein the step of determining the power indication comprises: - determining a requested drive power (P desired driver ) in dependence on the requested drive torque (M dk ); and determining a requested performance (P rex ) of the range extender ( 3 ) depending on the requested drive power (P desire driver ), whereby the range extender ( 3 ) depending on the requested performance (P rex ) of the range extender ( 3 ) is controlled. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die angeforderte Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) in Abhängigkeit der angeforderten Antriebsleistung (Pwunsch fahrer) und in Abhängigkeit eines oder mehrerer Parameter (Pbatt laden, Pbatt max ab und Pbatt max auf) des elektrischen Energiespeichers (6) und/oder Bordnetzes bestimmt wird.The method of claim 2, wherein the requested power (P rex ) of the range extender ( 3 ) as a function of the requested drive power (P desired driver ) and in dependence of one or more parameters (P charging load , P batt max off and P batt max on ) of the electrical energy store ( 6 ) and / or electrical system is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–3, wobei die angeforderte Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) in Abhängigkeit einer maximalen Abgabeleistung (Pbatt max ab) des elektrischen Energiespeichers (6) bestimmt wird.Method according to one of claims 2-3, wherein the requested performance (P rex ) of the range extender ( 3 ) as a function of a maximum power output (P batt max ab ) of the electrical energy store ( 6 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–4, wobei die angeforderte Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) in Abhängigkeit einer Sollleistung (Pbatt laden) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers (6) und/oder zur Speisung des Bordnetzes bestimmt wird.Method according to one of claims 2-4, wherein the requested power (P rex ) of the range extender ( 3 ) in response to a desired power (P charging load ) for charging the electrical energy storage ( 6 ) and / or for supplying the electrical system is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–5, wobei die angeforderte Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) in Abhängigkeit einer maximalen Aufnahmeleistung (Pbatt max auf) des elektrischen Energiespeichers (6) bestimmt wird.Method according to one of claims 2-5, wherein the requested power (P rex ) of the range extender ( 3 ) as a function of a maximum recording power (P batt max on ) of the electrical energy store ( 6 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–3, wobei die angeforderte Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) bestimmt wird aus – der angeforderten Antriebsleistung (Pwunsch fahrer), – abzüglich einer maximalen Abgabeleistung (Pbatt max ab) des elektrischen Energiespeichers (6), – zuzüglich einer Sollleistung (Pbatt laden) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers (6) und/oder zur Speisung des Bordnetzes.Method according to one of claims 2-3, wherein the requested performance (P rex ) of the range extender ( 3 ) is determined from - the requested drive power (P desired driver ), - minus a maximum power output (P batt max ab ) of the electrical energy storage ( 6 ), - plus a nominal power (P charging load ) for charging the electrical energy storage ( 6 ) and / or to power the electrical system. Verfahren nach einem der Anspreche 2–3, wobei die geforderte Antriebsleistung (Pwunsch fahrer) und/oder die angeforderte Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) einen negativen Wert annehmen kann.Method according to one of claims 2-3, wherein the required drive power (P desired driver ) and / or the requested power (P rex ) of the range extender ( 3 ) can assume a negative value. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–3, wobei zur Bestimmung der angeforderten Leistung (Prex) des Range-Extenders die Summe aus – dem Betrag der geforderten Antriebsleistung (Pwunsch fahrer), welche einen negativen Wert aufweist, und – einer Sollleistung (Pbatt laden) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers (6) und/oder zur Speisung des Bordnetzes mit einer maximalen Aufnahmeleistung (Pbatt max auf) des elektrischen Energiespeichers (6) verglichen wird.Method according to one of claims 2-3, wherein for determining the requested power (P rex ) of the range extender the sum of - the amount of the required drive power (P desired driver ), which has a negative value, and - a target power (P Batt charge ) for charging the electrical energy storage ( 6 ) and / or for supplying the electrical system with a maximum power consumption (P batt max on ) of the electrical energy storage ( 6 ) is compared. Verfahren nach Anspruch 9, wobei falls die Summe größer als die maximale Aufnahmeleistung (Pbatt max auf) ist, die angeforderte Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) negativ ist und sich der Betrag der angeforderten Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) aus der Differenz zwischen dem Betrag der geforderten negativen Antriebsleistung (Pwunsch fahrer) und der maximalen Aufnahmeleistung (Pbatt max auf) bestimmt.The method of claim 9, wherein if the sum is greater than the maximum input power (P batt max up ), the requested power (P rex ) of the range extender (3) is negative and the amount of requested power (P rex ) of the Range extenders ( 3 ) determined from the difference between the amount of the required negative drive power (P desired driver ) and the maximum power consumption (P batt max on ). Verfahren nach Anspruch 9, wobei falls – die Summe kleiner als die maximale Aufnahmeleistung (Pbatt max auf) ist, und – die geforderte Antriebsleistung (Pwunsch fahrer) kleiner als eine maximale Abgabeleistung (Pbatt max ab) des elektrischen Energiespeichers (6) ist, sich die Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) aus der Sollleistung (Pbatt laden) zur Ladung des elektrischen Energiespeichers (6) und/oder zur Speisung des Bordnetzes bestimmt.The method of claim 9, wherein if - the sum is less than the maximum power (P batt max on ), and - the required drive power (P desire driver ) is less than a maximum power output (P batt max ab ) of the electrical energy storage ( 6 ), the power (P rex ) of the range extender (P 3 ) from the nominal power (P charging load ) for charging the electrical energy storage ( 6 ) and / or for supplying the electrical system. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–11, wobei eine Drehzahlangabe (Nkw) und/oder ein Drehmomentangabe (Mdrex) in Abhängigkeit der angeforderten Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) bestimmt wird.Method according to one of claims 2-11, wherein a speed indication (N kw ) and / or a torque indication (M drex ) depending on the requested Power (P rex ) of the range extender ( 3 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–11, wobei – eine Drehzahlangabe (Nkw) und ein Drehmomentangabe (Mdrex) in Abhängigkeit der angeforderten Leistung (Prex) des Range-Extenders (3) bestimmt wird, und – die Drehzahlangabe (Nkw) zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (2) verwendet wird und die Drehmomentangabe (Mdrex) zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors (4) verwendet wird.Method according to one of claims 2-11, wherein - a speed indication (N kw ) and a torque indication (M drex ) in dependence of the requested power (P rex ) of the range extender ( 3 ), and - the speed indication (N kw ) for driving the second electric machine ( 2 ) and the torque (M drex ) for controlling the internal combustion engine ( 4 ) is used. Steuervorrichtung (5) zur Steuerung eines Range-Extenders (3) in einem Elektrofahrzeug, welches umfasst: – eine erste elektrische Maschine (1) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, – einen elektrischen Energiespeicher (6) zur Versorgung der ersten elektrischen Maschine (1), – den Range-Extender (3) umfassend einen Verbrennungsmotor (4) und eine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor (4) gekoppelte zweite elektrische Maschine (2), wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, – eine Leistungsangabe (Prex) in Abhängigkeit eines angeforderten Antriebsdrehmomentes (Mdk) zu bestimmen, und – den Range-Extenders (3) in Abhängigkeit der Leistungsangabe (Prex) zu steuern.Control device ( 5 ) for controlling a range extender ( 3 ) in an electric vehicle, comprising: - a first electric machine ( 1 ) for driving the motor vehicle, - an electrical energy store ( 6 ) for supplying the first electric machine ( 1 ), - the range extender ( 3 ) comprising an internal combustion engine ( 4 ) and one mechanically with the internal combustion engine ( 4 ) coupled second electric machine ( 2 ), wherein the control device ( 5 ) is set up to determine a power specification (P rex ) as a function of a requested drive torque (M dk ), and - the range extender ( 3 ) depending on the power specification (P rex ).
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