DE102012015941A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Kraftfahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer Hochvolt-Batterie (5) und wenigstens einer elektrischen Maschine (3), die zum Starten des Verbrennungsmotors (2) ausgebildet ist, wobei das Kraftfahrzeug (1) ein Mittel zum Erkennen einer bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie (5) aufweist und zum Starten des Verbrennungsmotors (2) bei einer erkannten bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie (5) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einer Hochvolt-Batterie und wenigstens einer elektrischen Maschine, die zum Starten des Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
  • Derartige Kraftfahrzeuge werden auch als Hybridfahrzeuge bezeichnet und weisen neben einem herkömmlichen Verbrennungsmotor zusätzlich wenigstens eine elektrische Maschine auf, die als Motor eingesetzt werden kann und in dieser Betriebsart üblicherweise wenigstens ein Rad oder eine Achse antreibt. Zumeist kann die wenigstens eine elektrische Maschine auch als Generator betrieben werden, um kinetische Energie durch Rekuperation in elektrischer, chemischer oder mechanischer Art zu speichern. Beispiele für derartige Energiespeicher sind eine Batterie, ein Kondensator (Supercap), ein Schwungradspeicher oder eine Brennstoffzelle.
  • In der DE 102 13 105 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem integrierten Startergenerator vorgeschlagen worden, der als Kurbelwellenstartergenerator ausgebildet ist. Dementsprechend kann diese elektrische Maschine durch Drehen der Kurbelwelle den Verbrennungsmotor starten, so dass auf einen herkömmlichen Startermotor (Anlasser) verzichtet werden kann.
  • Hochvoltsysteme, die zumindest mit einer Spannung von 48 Volt oder 60 Volt betrieben werden, stellen im Falle einer Fehlfunktion eine potentielle Gefahr für Benutzer dar. Da auch Hochvolt-Systeme mit Spannungen in der Größenordnung von mehreren 100 Volt entwickelt werden, sind besondere Schutzmaßnahmen erforderlich, um eine Berührung mit spannungsführenden Teilen oder einen Kurzschluss zu vermeiden. Ein derartiges Hybridfahrzeug, das neben dem Verbrennungsmotor eine Hochvolt-Batterie aufweist, benötigt daher ein angepasstes Sicherheitskonzept, um die Hochvolt-Batterie oder das Hochvolt-System bei einer Fehlfunktion oder einer anderen Störung abzuschalten. Bei einem Hybridfahrzeug der beschriebenen Art kann dies allerdings zu einer Einschränkung der Mobilität und zum Liegenbleiben des Fahrzeugs führen. Das Hybridfahrzeug kann zwar prinzipiell auf den Verbrennungsmotor als Antrieb umgeschaltet werden, es kann jedoch der Fall eintreten, dass die Hochvolt-Batterie bzw. ein Hochvolt-System deaktiviert ist und der Verbrennungsmotor deshalb nicht mehr mittels der wenigstens einen elektrischen Maschine gestartet werden kann. In diesem Betriebszustand, wenn die Hochvolt-Batterie aus Sicherheitsgründen abgeschaltet worden ist, kann das Fahrzeug nicht mehr bewegt werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, das auch bei einer aus Gründen der Sicherheit erfolgenden Abschaltung der HV-Batterie fortbewegt werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass es ein Mittel zum Erkennen einer bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie aufweist und zum Starten des Verbrennungsmotors bei einer erkannten bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie ausgebildet ist.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs vermieden werden kann, indem bei einer bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie oder des Hochvolt-Systems der Verbrennungsmotor mittels der elektrischen Maschine gestartet wird. Nachdem Starten des Verbrennungsmotors kann das Hochvolt-System unverzüglich abgeschaltet werden, da der Antrieb durch den Verbrennungsmotor sichergestellt ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug wird es besonders bevorzugt, dass der Verbrennungsmotor lediglich mittels der elektrischen Maschine gestartet werden kann und das Kraftfahrzeug keinen separaten Startermotor aufweist. Bei dieser Ausgestaltung lässt sich eine beträchtliche Gewichts- und Kosteneinsparung erzielen, da auf einen separaten Startermotor verzichtet werden kann. Bei einer bevorstehenden Abschaltung des HV-Systems wird der Verbrennungsmotor mittels der elektrischen Maschine gestartet, anschließend kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug allein durch den Verbrennungsmotor angetrieben und bewegt werden.
  • Um Gefahrensituationen zu vermeiden, kann es bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug vorgesehen sein, dass es zum Abschalten der Hochvolt-Batterie bei einem erkannten bevorstehenden Aufprall oder bei einem erkannten Fehler oder beim Ausfall einer Komponente ausgebildet ist. Das Abschalten erfolgt in diesen Fällen präventiv als Sicherheitsmaßnahme, um zu vermeiden, dass eine gefährliche Situation wie ein Kurzschluss oder eine Fehlfunktion auftritt.
  • Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug bei einer erkannten Gefährdung zum Abschalten der Hochvolt-Batterie nach dem Verstreichen eines festgelegten Zeitraums ausgebildet ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass beim Erkennen einer bevorstehenden Abschaltung ein Warnsignal ausgegeben wird, so dass anschließend der Verbrennungsmotor mittels der elektrischen Maschine gestartet werden kann. Nach dem Verstreichen des festgelegten Zeitraums kann dann die Hochvolt-Batterie bzw. das Hochvolt-System abgeschaltet werden.
  • Eine Variante der Erfindung kann vorsehen, dass bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug die Hochvolt-Batterie unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors abgeschaltet wird.
  • Vorzugsweise weist die Hochvolt-Batterie eine Betriebsspannung von 48 Volt oder 60 Volt oder mehr als 60 Volt auf.
  • Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer Hochvolt-Batterie und wenigstens einer elektrischen Maschine, die zum Starten des Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine bevorstehende Abschaltung der Hochvolt-Batterie erkannt wird und anschließend der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug; und
  • 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 durch den das Kraftfahrzeug 1 in herkömmlicher Weise angetrieben werden kann. Anstelle eines herkömmlichen Startermotors (Anlasser) ist eine elektrische Maschine 3 vorgesehen, die zum Starten des Verbrennungsmotors 2 ausgebildet ist. Über eine nicht näher dargestellte Kupplung kann die elektrische Maschine 3 auch für den Antrieb eines Rads 4 verwendet werden. Die elektrische Maschine 3 ist mit einem Hochvolt-System verbunden, dessen zentrale Komponente eine Hochvolt-Batterie 5 ist. Die Hochvolt-Batterie 5 dient als Energiespeicher und Energielieferant für die elektrische Maschine 3. Umgekehrt wird die elektrische Maschine 3 im Rekuperationsbetrieb als Generator betrieben und erzeugt elektrischen Strom, der in der Hochvolt-Batterie 5 gespeichert wird. Das Hochvolt-System umfasst neben der Hochvolt-Batterie 5 einen Laderegler sowie weitere Komponenten, auf deren detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.
  • Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Mittel zum Erkennen einer bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie 5 auf. Ein Steuergerät 6 ist in der Lage, eine bevorstehende Abschaltung der Hochvolt-Batterie 5 zu erkennen. Dazu kann das Steuergerät 6 mit einem oder mehreren anderen Steuergeräten oder Sensoren über einen Datenbus kommunizieren und erhält von dort Informationen über eine bevorstehende Abschaltung. Ein entsprechender Sensor kann z. B. als Crashsensor ausgebildet sein, der eine bevorstehende Kollision mit einem anderen Fahrzeug erfasst. Andererseits kann das Steuergerät 6 auch auf Zustandsdaten des HV-Systems zurückgreifen, so dass der Ausfall einer Komponente des Hochvolt-Systems oder ein erkannter Fehler des Hochvolt-Systems von dem Steuergerät 6 erfasst werden kann. Das Steuergerät 6 kann dazu auf eine in einem Speicher abgelegte Information zurückgreifen oder automatisch beim Auftreten eines derartigen Fehlers oder einer gefährlichen Situation von einem anderen Steuergerät oder einer Überwachungseinrichtung des Hochvolt-Systems eine entsprechende Information erhalten.
  • Wenn durch das Steuergerät 6 eine bevorstehende Abschaltung der Hochvolt-Batterie 5 erkannt worden ist, wird die elektrische Maschine 3 durch das Steuergerät 6 so gesteuert, dass der Verbrennungsmotor 2 gestartet wird. In Abhängigkeit von der aktuellen Situation kann die Information über eine bevorstehende Abschaltung auch die verbleibende Zeit bis zur Abschaltung oder den Zeitpunkt der Abschaltung umfassen. Dementsprechend kann das Steuergerät 6 den genauen Zeitpunkt des Einschaltens der elektrischen Maschine 3 festlegen. Umgekehrt kann das Steuergerät 6 nach dem Einschalten der elektrischen Maschine 3 bzw. nach dem Starten des Verbrennungsmotors 2 an das Hochvolt-System die Information geben, dass die Hochvolt-Batterie 5 abgeschaltet werden kann.
  • Bei einem erkannten Fehler des Hochvolt-Systems kann das Kraftfahrzeug 1 mittels des Verbrennungsmotors 2 angetrieben werden, ohne dass das Hochvolt-System oder die Hochvolt-Batterie 5 benötigt wird. Das Kraftfahrzeug kann somit auch bei einem Ausfall des Hochvolt-Systems bewegt werden, ohne dass die Gefahr des Liegenbleibens besteht.
  • 2 ist ein Flussdiagramm und zeigt die wesentlichen Schritte des Verfahrens für den Betrieb des Kraftfahrzeugs. Nach dem Start 7 des Verfahrens wird durch das Steuergerät 6 geprüft, ob eine Abschaltung der Hochvolt-Batterie 5 bevorsteht. Wenn in diesem Schritt 8 keine bevorstehende Abschaltung erkannt wurde, wird dieser Schritt in einer Schleife wiederholt.
  • Wenn andererseits erkannt worden ist, dass eine Abschaltung der Hochvolt-Batterie 5 bevorsteht, wird im Schritt 9 ein Befehl an die elektrische Maschine 3 gegeben. Dementsprechend wird im Schritt 10 der Verbrennungsmotor 2 des Kraftfahrzeugs 1 gestartet, so dass ein autonomer Betrieb lediglich mit dem Verbrennungsmotor 2 möglich ist. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors 2 wird im Schritt 11 die Hochvolt-Batterie 5, gegebenenfalls auch das gesamte Hochvolt-System, abgeschaltet, anschließend wird das Verfahren im Schritt 12 beendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10213105 A1 [0003]

Claims (7)

  1. Kraftfahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer Hochvolt-Batterie (5) und wenigstens einer elektrischen Maschine (3), die zum Starten des Verbrennungsmotors (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) ein Mittel zum Erkennen einer bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie (5) aufweist und zum Starten des Verbrennungsmotors (2) bei einer erkannten bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie (5) ausgebildet ist.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) lediglich mittels der elektrischen Maschine (2) gestartet werden kann und das Kraftfahrzeug (1) keinen separaten Startermotor aufweist.
  3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Abschalten der Hochvolt-Batterie (5) bei einem erkannten bevorstehenden Aufprall oder bei einem erkannten Fehler oder beim Ausfall einer Komponente ausgebildet ist.
  4. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bei einer erkannten Gefährdung zum Abschalten der Hochvolt-Batterie (5) nach dem Verstreichen eines festgelegten Zeitraums ausgebildet ist.
  5. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Abschalten der Hochvolt-Batterie (5) nach dem Starten des Verbrennungsmotors (2) ausgebildet ist.
  6. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvolt-Batterie eine Betriebsspannung von 48 Volt oder 60 Volt oder mehr als 60 Volt aufweist.
  7. Verfahren für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer Hochvolt-Batterie (5) und wenigstens einer elektrischen Maschine (3), die zum Starten des Verbrennungsmotors (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten bevorstehenden Abschaltung der Hochvolt-Batterie (5) der Verbrennungsmotor (2) gestartet wird.
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