DE102015014875A1

DE102015014875A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges

Info

Publication number: DE102015014875A1
Application number: DE102015014875.3A
Authority: DE
Inventors: Bernd Eder
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges mit einem elektrischen und einem verbrennungsmotorischen Antrieb mit einem Kühlkreislauf sowie mit einer elektrischen Zuheizung. Erfindungsgemäß wird eine aktuelle Länge einer prognostizierten Fahrstrecke erfasst, eine aktuelle Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb prognostiziert und der verbrennungsmotorische Antrieb gestartet und betrieben oder eine Betriebsstrategie (BS1) aktiviert, bei der der verbrennungsmotorische Antrieb mehrmals nacheinander aktiviert wird, wenn die Länge der prognostizierten Fahrstrecke größer als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges mit einem elektrischen und einem verbrennungsmotorischen Antrieb mit einem Kühlkreislauf sowie mit einer elektrischen Zuheizung.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges mit einem elektrischen und einem verbrennungsmotorischen Antrieb mit einem Kühlkreislauf sowie mit einer elektrischen Zuheizung bekannt. Übliche Hybridfahrzeuge werden bei hohem SOC zunächst elektrisch betrieben, ein verbrennungsmotorischer Antrieb wird dabei erst bei niedrigem SOC aktiviert.
Im Stand der Technik ist bekannt, dass bei Hybridfahrzeugen Abwärme des verbrennungsmotorischen Antriebs zur konventionellen Aufheizung des Hybridfahrzeuges und dessen Fahrgastraumes genutzt wird.
Im Stand der Technik ist weiterhin bekannt, dass ein Hybridfahrzeug mit einem Zuheizer ausgestattet ist, welcher aus elektrischer Energie aus einer HV-Batterie Wärme zum Aufheizen zumindest so lange bereitstellt, bis der verbrennungsmotorische Antrieb ausreichende Abwärme liefert. Derartige Zuheizer sind häufig PTC-Widerstände.
Im Stand der Technik ist weiterhin bekannt, dass ein verbrennungsmotorischer Antrieb eines Hybridfahrzeuges abhängig von Steuerparametern gestartet wird, um Abwärme zur Aufheizung zu erzeugen. Das Starten des verbrennungsmotorischen Antriebs kann unabhängig davon erfolgen, ob das Fahrzeug tatsächlich angetrieben wird, insbesondere kann eine Bedingung für den Start des verbrennungsmotorischen Antriebs allein eine Heizungsanforderung des Innenraums sein.
Aus DE 10 2013 214 728 A1 sind hierzu ein Verfahren und ein System zum Adaptieren des Aufwärmverlaufs der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) basierend auf der Heizkernlast bekannt, um eine Fahrgastzellentemperatur einzustellen. Hierbei ist ein Steuerverfahren in Form von Softwarebefehlen beschrieben, bei dem ein erforderliches Aufheizen einer Fahrgastzelle durch einen verbrennungsmotorischen Antrieb beschrieben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die in Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Verfahren dient dem Betrieb eines Hybridfahrzeuges. Dieses weist einen elektrischen Antrieb und einen verbrennungsmotorischen Antrieb mit einem Kühlkreislauf sowie eine elektrische Zuheizung auf. Erfindungsgemäß wird eine aktuelle Länge einer prognostizierten Fahrstrecke ermittelt und eine aktuelle Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb wird prognostiziert. Wenn die Länge der prognostizierten Fahrstrecke größer als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb ist, wird der verbrennungsmotorische Antrieb gestartet und betrieben oder eine Betriebsstrategie wird aktiviert, bei der der verbrennungsmotorische Antrieb mehrmals nacheinander aktiviert wird.
Mit anderen Worten bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren, dass der verbrennungsmotorische Antrieb sofort oder zumindest sehr frühzeitig oder öfter gestartet wird, wenn die Länge der prognostizierten Fahrstrecke größer als die prognostizierte Reichweite bei rein elektrischem Antrieb ist, wenn also ohnehin zu einem ansonsten späteren Zeitpunkt der verbrennungsmotorische Antrieb gestartet werden müsste. Das erfindungsgemäße Verfahren hat damit den Vorteil, dass infolge des frühzeitigen oder häufigeren Starts des verbrennungsmotorischen Antriebs dieser besonders zügig auf eine ausreichende Betriebstemperatur gebracht und bereits frühzeitig eine damit entstehende Abwärme zur Erwärmung des Fahrgastraumes nutzbar wird. Dadurch ist die energetische Gesamtbilanz für eine Fahrt verbessert.
Somit ist bei Hybridfahrzeugen ein besonders energiesparender Betrieb möglich. Mit Hilfe des verbrennungsmotorischen Antriebs kann dann der Fahrgastraum frühzeitig mittels dessen Abwärme geheizt werden, so dass frühzeitig ein Abschalten einer gegebenenfalls aktivierten elektrischen Zuheizung ermöglicht ist. Dadurch kann elektrische Energie von der HV-Batterie, mittels derer die Zuheizung gespeist wird, erfindungsgemäß eingespart werden. Die Reichweite bei rein elektrischem Betrieb wird hierdurch verlängert, der Kraftstoffverbrauch sinkt.
Die Funktionalität des erfindungsgemäßen Verfahrens, die als intelligente Heizungssteuerung bezeichnet wird, kann über ein Eingabesystem im Hybridfahrzeug aktiviert werden.
Bevorzugt erfolgt nach dem Start der Betrieb des verbrennungsmotorischen Antriebs derart, dass der verbrennungsmotorische Antrieb mittels eines Generators einerseits genügend Leistung für den Betrieb der Zuheizung, insbesondere des PTC-Heizers, erzeugt. Außerdem liefert der verbrennungsmotorische Antrieb gleichzeitig, also während seines Betriebes, auch Abwärme, mit der die Temperatur des Kühlwassers des Kühlkreislaufes des verbrennungsmotorischen Antriebs erhöht wird. Dabei ist der über den Kühler geführte Teilkreis des Kühlkreislaufes geschlossen, um die entstehende Abwärme nicht nach außen abzuleiten, sondern weitgehend vollständig demjenigen Teilkreis des Kühlkreislaufes zuzuführen, der der Aufheizung des Fahrgastraumes dient.
Bevorzugt wird der verbrennungsmotorische Antrieb mit einer Leistung betrieben, die gerade ausreichend ist, um so viel elektrische Leistung zu erzeugen, wie jeweils momentan zum Betrieb des elektrischen Antriebs des Hybridfahrzeuges erforderlich ist, zuzüglich der sonstigen vom Bordnetz des Hybridfahrzeuges entnommenen elektrischen Leistung, also einschließlich der für die Zuheizung erforderlichen elektrischen Leistung.
Gemäß einer ersten Alternative wird die aktuelle Länge einer prognostizierten Fahrstrecke ermittelt, indem mittels eines Navigationssystems die Länge der Fahrstrecke von einem aktuellen Standort zum Zielort bestimmt wird. Dies setzt voraus, dass im Navigationssystem eine Eingabe zu einem Zielort vorgenommen wurde.
Gemäß einer zweiten Alternative wird, wenn im Navigationssystem eine Eingabe zu einem Zielort nicht vorgenommen wurde, die aktuelle Länge einer Fahrstrecke prognostiziert, indem anhand von zuletzt gefahrenen Fahrzyklen eine automatische Schätzung der Länge der unmittelbar nächsten Fahrstrecke erfolgt. Besonders bevorzugt ist eine solche Schätzung über ein Eingabesystem im Hybridfahrzeug aktivierbar. Diese Aktivierung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ein genaues Ziel noch nicht bekannt oder dessen Eingabe zu aufwändig ist.
Wenn die aktuelle elektrische Leistung der elektrischen Zuheizung größer ist als ein definierter Leistungs-Schwellenwert und wenn zudem die Kühlwassertemperatur geringer ist als ein definierter Kühlwassertemperatur-Schwellenwert und wenn außerdem die Länge der prognostizierten Fahrstrecke größer ist als die prognostizierte Reichweite bei rein elektrischem Antrieb, wird optional eine Betriebsstrategie aktiviert, gemäß der der verbrennungsmotorische Antrieb öfter betrieben wird als aufgrund eines aktuell hohen SOC-Wertes der HV-Batterie notwendig wäre. Dadurch wird die Motortemperatur erhöht und die Heizung des Fahrgastraumes ist über die Abwärme des verbrennungsmotorischen Antriebs möglich. In der späteren Fahrstrecke kann dann mit dem noch wesentlich höheren verbleibenden SOC der HV-Batterie wesentlich weiter elektrisch gefahren werden. Eine Kraftstoffersparnis ist hiermit erzielbar.
Besonders vorteilhaft ist, dass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens strukturelle Änderungen an einem bestehenden Hybridfahrzeug nicht erforderlich sind, vielmehr muss lediglich einmalig eine erforderliche Software im Hybridfahrzeug installiert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung des Ablaufs eines Verfahrens.
Die einzige 1 zeigt schematisch einen Regelungsablauf zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels zum Betrieb eines nicht dargestellten Hybridfahrzeuges. Das Hybridfahrzeug weist einen elektrischen Antrieb und einen verbrennungsmotorischen Antrieb auf, wobei letzterer mit einem Kühlkreislauf ausgestattet ist, bei dem Kühlwasser als Kühlmittel dient. Das Hybridfahrzeug weist eine elektrische Zuheizung auf, die als Kaltleiter, PTC-Widerstand oder PTC-Thermistor ausgebildet ist. Die Zuheizung dient der Erwärmung eines Fahrgastraumes des Hybridfahrzeuges, insbesondere wenn die Abwärme des verbrennungsmotorischen Antriebs, die mittels des Kühlkreislaufes ebenfalls zur Erwärmung des Fahrgastraumes genutzt wird, nach einem Start des verbrennungsmotorischen Antriebs noch nicht zur ausreichenden oder zur ausreichend zügigen Erwärmung des Fahrgastraumes genügt. Die Zuheizung ist auch notwendig, wenn das Hybridfahrzeug bei elektrischer Fahrt nicht genügend Abwärme im elektrischen Antriebstrang erzeugt um damit den Fahrgastraum zu erwärmen oder ausreichend zügig zu erwärmen.
Bei einem Start S des Hybridfahrzeuges werden vor dessen Fahrtbeginn zunächst diverse übliche Fahrzeugsysteme, beispielsweise eine elektrische Beleuchtung oder ein Sicherheitssystem, aktiviert, bevor der elektrischer Antrieb und zusätzlich oder alternativ der verbrennungsmotorische Antrieb aktiviert werden. Insbesondere erfolgt eine Aktivierung eines Navigationssystems, welches nach Eingabe eines Zielortes eine Länge der Fahrstrecke mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Genauigkeit prognostiziert.
Gegenstand des Regelungsablaufes ist die Festlegung, ob und wenn ja, wie der verbrennungsmotorische Antrieb des Hybridfahrzeuges aktiviert wird oder ob allein der elektrische Antrieb zum Antrieb des Hybridfahrzeuges aktiviert wird.
Dazu wird ermittelt, ob eine erste Bedingung B1, eine zweite Bedingung B2 und eine dritte Bedingung B3 erfüllt sind.
Zunächst wird ermittelt, ob die erste Bedingung B1 erfüllt ist, nämlich ob eine elektrische Zuheizung erfolgt oder anders formuliert ob die aktuelle elektrische Leistung der elektrischen Zuheizung mehr als 0 kW beträgt. Es ist auch möglich, einen anderen Leistungs-Schwellenwert als 0 kW als erste Bedingung B1 festzulegen, zum Beispiel 1 kW.
Sofern die aktuelle elektrische Leistung der elektrischen Zuheizung mehr als 0 kW beträgt, also die erste Bedingung B1 erfüllt ist, wenn also eine elektrische Leistung erforderlich ist, um den Fahrgastraum aufzuwärmen, wird ermittelt, ob die zweite Bedingung B2 erfüllt ist, nämlich ob die aktuelle Kühlwassertemperatur mehr als 60°C beträgt. Es ist möglich, einen anderen Kühlwassertemperatur-Schwellenwert als 60°C als zweite Bedingung B2 festzulegen.
Sofern die aktuelle Kühlwassertemperatur mehr als 60°C beträgt, also die zweite Bedingung B2 erfüllt ist, wenn also eine ausreichend hohe, abführbare Abwärme des Kühlwassers bereits zur Verfügung steht, um den Fahrgastraum aufzuwärmen, wird eine erste Heizstrategie HS1 betrieben, gemäß der der Fahrgastraum konventionell, also ausschließlich mittels abführbarer Abwärme des Kühlwassers beheizt wird. Sofern die aktuelle Kühlwassertemperatur nicht mehr als 60°C beträgt, also die zweite Bedingung B2 nicht erfüllt ist, wenn also noch keine ausreichend hohe, abführbare Abwärme des Kühlwassers zur Verfügung steht, um den Fahrgastraum aufzuwärmen, wird ermittelt, ob die dritte Bedingung B3 erfüllt ist, nämlich ob die Länge der prognostizierten Fahrstrecke größer als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb unter den aktuellen Betriebsparametern ist.
Sofern neben der Bedingung B1 auch die zweite Bedingung B2 und auch die dritte Bedingung B3 erfüllt ist, wenn also die Länge der prognostizierten Fahrstrecke größer als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb ist, wird eine Betriebsstrategie BS1 des Hybridfahrzeuges aktiviert, gemäß der zur zügigen Erhöhung der Betriebstemperatur des motorischen Antriebs selbiger unverzüglich gestartet und betrieben wird und/oder gemäß der der verbrennungsmotorische Antrieb mehrmals nacheinander, also häufiger aktiviert wird.
Sofern die dritte Bedingung B3 nicht erfüllt ist, wenn also die Länge der prognostizierten Fahrstrecke nicht größer als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb unter den aktuellen Betriebsparametern ist, wird eine zweite Heizstrategie HS2 aktiviert, gemäß der der Fahrgastraum mittels der Zuheizung erwärmt wird, welche von der HV-Batterie des Hybridfahrzeuges gespeist wird.
Bei aktivierter Betriebsstrategie BS1 wird anschließend geprüft, ob eine vierte Bedingung B4 erfüllt ist, ob nämlich im Hybridfahrzeug ein Eco-Modus aktiviert wurde. Die Aktivierung des Eco-Modus kann durch eine Person im Hybridfahrzeug erfolgt sein, beispielsweise manuell oder durch Spracheingabe mittels eines Eingabesystems. Sofern der Eco-Modus nicht aktiviert ist, wird automatisch die zweite Heizstrategie HS2 aktiviert. Sofern der Eco-Modus aktiviert ist, wird erneut geprüft, ob die erste Bedingung B1 erfüllt ist.
Auch nach Aktivierung der ersten Heizstrategie HS1 wird erneut geprüft, ob die erste Bedingung B1 erfüllt ist. Ebenso wird nach Aktivierung der zweiten Heizstrategie HS2 erneut geprüft, ob die erste Bedingung B1 erfüllt ist. Dadurch wird das Verfahren kontinuierlich betrieben, das heißt die bis zu vier Bedingungen B1, B2, B3, B4 werden kontinuierlich geprüft.
Bezugszeichenliste

B1

erste Bedingung

B2

zweite Bedingung

B3

dritte Bedingung

B4

vierte Bedingung

BS1

Betriebsstrategie

HS1

erste Heizstrategie

HS2

zweite Heizstrategie

S

Start

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 102013214728 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges mit einem elektrischen und einem verbrennungsmotorischen Antrieb mit einem Kühlkreislauf sowie mit einer elektrischen Zuheizung, dadurch gekennzeichnet, – dass eine aktuelle Länge einer prognostizierten Fahrstrecke ermittelt wird, – dass eine aktuelle Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb prognostiziert wird, – dass der verbrennungsmotorische Antrieb gestartet und betrieben wird oder dass eine Betriebsstrategie (BS1) aktiviert wird, bei der der verbrennungsmotorische Antrieb mehrmals nacheinander aktiviert wird, wenn die Länge der prognostizierten Fahrstrecke größer als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Aktivierungszustand oder eine aktuelle elektrische Leistung der elektrischen Zuheizung erfasst wird, – dass eine Kühlwassertemperatur des Kühlkreislaufes erfasst wird, – dass der verbrennungsmotorische Antrieb gestartet und betrieben wird oder dass die Betriebsstrategie (BS1) aktiviert wird, wenn sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind: – die aktuelle elektrische Leistung der elektrischen Zuheizung beträgt mehr als ein definierter Leistungs-Schwellenwert – die Kühlwassertemperatur beträgt weniger als ein definierter Kühlwassertemperatur-Schwellenwert, – die Länge der prognostizierten Fahrstrecke ist größer als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb unter den aktuellen Betriebsparametern.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verbrennungsmotorische Antrieb wieder abgeschaltet werden kann, wenn die Länge der prognostizierten Fahrstrecke kleiner als die prognostizierte Reichweite für das Hybridfahrzeug bei rein elektrischem Antrieb unter den aktuellen Betriebsparametern ist oder geworden ist.