DE102022213332A1 - Steuerungseinrichtung für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Steuerungseinrichtung für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Steuerungseinrichtung (2) für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) und einen elektrischen Energiespeicher (4), der dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine (3) mit elektrischer Energie zu versorgen und elektrische Energie von der elektrischen Maschine (3) und/oder einer externen Energiequelle aufzunehmen, wobei die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, einen maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (4) in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers (4) bei einem sich an den aktuellen Zustand anschließenden Betriebszustand zu begrenzen, insbesondere auf einen Ladegrenzwert unterhalb 95%.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine und einen elektrischen Energiespeicher, der dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine mit elektrischer Energie zu versorgen und elektrische Energie von der elektrischen Maschine und/oder einer externen Energiequelle aufzunehmen.
  • Kraftfahrzeuge, die elektrische Maschinen als Antriebseinrichtungen bzw. Traktionsantriebe aufweisen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise als reine Elektrofahrzeuge („battery electric vehicle“, BEV) oder in Form serieller HybridFahrzeuge, die zwar eine Verbrennungsmaschine aufweisen, diese jedoch nicht für die Erzeugung von Drehmoment für einen Vortrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird, sondern um elektrische Energie zu erzeugen, um den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs aufzuladen. Bei derartigen Kraftfahrzeugen ist ferner bekannt, dass diese neben dem Umsetzen von elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher zur Bereitstellung von Drehmoment für die Bewegung des Kraftfahrzeugs auch elektrische Energie in den elektrischen Energiespeicher einspeisen können, nämlich beispielsweise durch Aufladen an einer externen Energiequelle, zum Beispiel einer Ladestation bzw. einer Steckdose, und durch Rekuperation bei Bremsvorgängen.
  • Bei der Rekuperation wird die wenigstens eine elektrische Maschine als Generator betrieben und nimmt Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs auf, um diese in elektrische Energie zu wandeln und an den elektrischen Energiespeicher zu führen. Bremsvorgänge in BEV oder seriellen Hybriden können somit zum Großteil über die Rekuperation, d.h. über die elektrische Maschine durchgeführt werden. Bremsvorgänge des Kraftfahrzeugs können dabei jedoch nur dann basierend auf der Rekuperation mittels der wenigstens einen elektrischen Maschine durchgeführt werden, wenn der elektrische Energiespeicher in dem aktuellen Betriebszustand in der Lage ist, elektrische Energie aufzunehmen.
  • Ist der elektrische Energiespeicher voll geladen bzw. näherungsweise voll geladen, ist der Strom, der von dem elektrischen Energiespeicher noch aufgenommen werden kann, möglicherweise stark begrenzt. Im Extremfall kann, wenn der elektrische Energiespeicher vollständig geladen ist, keine weitere Energie aufgenommen werden, sodass eine weitere Rekuperation nicht mehr möglich ist. In diesem Fall wird ein Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs durch eine mechanische Fahrzeugbremse übernommen. Betriebszustände, die zu einem langandauerndem Energieeintrag mit relativ geringer Leistung führen, wie beispielsweise bei einem Gefälle, können sich als problematisch erweisen, wenn diese zu einer thermischen Überlastung der Bremse führen können. Ist die mechanische Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs jedoch aufgrund der hauptsächlichen Nutzung der elektrischen Maschine für Bremsvorgänge hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit vergleichsweise gering dimensioniert, können Betriebszustände des Kraftfahrzeugs auftreten, bei denen die mechanische Fahrzeugbremse bzw. die mechanische Bremseinrichtung eine bezogen auf ihre Auslegung hohe Last erfahren könnte.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Steuerungseinrichtung für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch eine Steuerungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Wie eingangs beschrieben, betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die elektrische Maschine zu steuern bzw. zu regeln. Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung die elektrische Maschine in verschiedene Betriebszustände versetzen, beispielsweise einen Antriebszustand, in dem die elektrische Maschine Energie aus dem elektrischen Energiespeicher bezieht, um ein Drehmoment zu stellen, sodass das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann und wenigstens einen Rekuperationszustand, in dem die elektrische Maschine elektrische Energie an den elektrischen Energiespeicher abgibt, und das Kraftfahrzeug dabei bremst. Ebenso kann, beispielsweise bei einer Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit einer externen Energiequelle, ein Ladezustand bzw. ein Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers von der Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers bei einem sich an den aktuellen Zustand anschließenden Betriebszustand zu begrenzen, insbesondere auf einen Ladegrenzwert unterhalb 95 %. Die Steuerungseinrichtung kann somit Ladevorgänge in denen der elektrische Energiespeicher aufgeladen wird, steuern bzw. regeln, sodass ein maximaler Ladezustand des elektrischen Energiespeichers eingestellt werden kann und insbesondere nicht überschritten wird. Grundsätzlich kann die Steuerungseinrichtung den maximalen Ladezustand beliebig festlegen, insbesondere zwischen 0 % und 100 %, je nachdem, welche Energiebilanz in einem sich anschließenden Betriebszustand zu erwarten ist.
  • Unter einer Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers wird im Rahmen dieser Anmeldung insbesondere verstanden, welche Energiemenge der elektrische Energiespeicher in dem anschließenden Betriebszustand aufnehmen wird, beispielsweise durch Rekuperation, und welche Energiemenge der elektrische Energiespeicher abgeben wird, beispielsweise um die elektrische Maschine mit elektrischer Energie zu versorgen, oder die Fahrgastzelle und / oder Subsysteme zu heizen, sodass ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs möglich ist. Die beschriebene Steuerungseinrichtung soll dabei den maximalen Ladezustand in Abhängigkeit der zu erwartenden Energiebilanz begrenzen können, welche zu erwartende Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers durch einen sich an den aktuellen Zustand anschließenden Betriebszustand festgelegt wird bzw. sich daraus ergibt. Mit anderen Worten kann die Steuerungseinrichtung den aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs betrachten und ausgehend von dem aktuellen Zustand mögliche sich daran anschließende Betriebszustände ermitteln bzw. auswerten. ggf. unter Berücksichtigung der Routendaten des Navigationssystems und der Historie der Fahrtstrecke der letzten 50 bis 100km. Die Betriebszustände des Kraftfahrzeugs bzw. der elektrischen Maschine geben an, wie sich der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers in dem Betrieb des Kraftfahrzeugs voraussichtlich verändern wird.
  • Hieraus sind unterschiedliche Parameter zu berücksichtigen, die die Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers beeinflussen können. Zum Beispiel kann ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden, in dem elektrische Energie verbraucht wird. Ferner kann berücksichtigt werden, welche Steigungen oder Gefälle in den Routensegmenten vorliegen, die sich an den aktuellen Zustand bzw. den aktuellen Standort des Kraftfahrzeugs anschließen. Daraus kann ermittelt werden, wie sich die Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers verhalten wird. Die Steuerungseinrichtung kann dadurch insbesondere sicherstellen, dass die Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers ausreichend berücksichtigt wird, um einen maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers derart zu begrenzen, dass keine Betriebszustände auftreten, in denen der elektrische Energiespeicher nicht mehr ausreichend Energie aufnehmen kann, um eine ausreichende Bremswirkung für das Kraftfahrzeug mittels Rekuperation sicherstellen zu können. Mit anderen Worten können Betriebszustände vermieden werden, in denen der elektrische Energiespeicher vollständig geladen ist und daher keine Rekuperation und somit keine Bremswirkung mehr möglich ist, welche Bremswirkung gegebenenfalls auch nicht durch andere Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs ausreichend sichergestellt werden können.
  • Dazu wertet die Steuerungseinrichtung die zu erwartende Energiebilanz aus und begrenzt den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers aktuell so, dass für sich an den aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs anschließende Betriebszustände stets eine Restkapazität in dem elektrischen Energiespeicher vorgehalten wird, d.h., dass der elektrische Energiespeicher nicht vollständig geladen wird, um mittels Rekuperation ausreichend elektrische Energie aufnehmen zu können, sodass in allen sich an den aktuellen Zustand anschließenden Bremszustände unsichere Fahrzustände verhindert werden können, da zumindest in Kombination von Rekuperation und wenigstens einer mechanischen Bremseinrichtung ausreichend Kapazität für das Bremsen des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden kann. Der maximale Ladezustand des elektrischen Energiespeichers wird somit in dem aktuellen Zustand begrenzt, um in sich daran anschließenden Betriebszuständen Energie aus der Rekuperation aufnehmen zu können, beispielsweise bis zur vollständigen Ladung des elektrischen Energiespeichers, um zu verhindern, dass die mechanische Bremsanlage z.B. im Gefälle betrieben werden muss
  • Wird das Kraftfahrzeug in dem aktuellen Zustand beispielsweise an einer externen Energiequelle aufgeladen, begrenzt die Steuerungseinrichtung den Ladevorgang derart, dass der aktuell zulässige maximale Ladezustand nicht überschritten wird, sondern ein Ladevorgang bei Erreichen des maximalen Ladezustand beendet wird, auch wenn der elektrische Energiespeicher bis dahin nicht vollständig geladen ist. Die ermittelte zu erwartende Energiebilanz stellt dabei sicher, dass der maximale Ladezustand durch die Steuerungseinrichtung so begrenzt wird, dass auch bei einer energetisch ungünstigen Route, die zu einer maximalen Rekuperation führen würde, der elektrische Energiespeicher ausreichend Kapazität besitzt und auch in einem solchen Fall ausreichend Bremspotenzial seitens einer mechanischen Bremseinrichtung bereitgestellt wird, die das Kraftfahrzeug dennoch auf der gewählten Route sicher abbremsen kann.
  • Nach einer Weiterbildung der beschriebenen Steuerungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die zu erwartende Energiebilanz anhand wenigstens einer möglichen Route ausgehend von einem aktuellen Standort des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und den maximalen Ladezustand in Abhängigkeit der bestimmten Energiebilanz zu begrenzen. Wie bereits beschrieben, ist in Abhängigkeit der sich an den aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs anschließenden Routenführung eine unterschiedliche Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers möglich. Wird beispielsweise ausgehend von dem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs ausschließlich das Kraftfahrzeug in der Ebene oder an Steigungen bewegt, ist es gegebenenfalls nicht nötig, den maximalen Ladezustand zu begrenzen. Ist das Kraftfahrzeug in dem aktuellen Zustand bzw. an dem aktuellen Standort beispielsweise in einem Tal abgestellt, von dem aus sämtliche Routen entweder eben oder mit Steigung ausgehen, ist es ebenso möglich, dass der maximale Ladezustand auf 100 % gesetzt, d.h. nicht begrenzt wird. Ist der aktuelle Standort demgegenüber auf einem Berg bzw. einem Gipfelangeordnet, sodass sämtliche möglichen Routen ausschließlich Gefällestrecken umfassen, kann der maximale Ladezustand demgegenüber stärker begrenzt werden, je nach Routenführung und je nach Kapazität des elektrischen Energiespeichers bzw. konkreter Antriebsart, zum Beispiel einem seriellen Hybrid-Fahrzeug, im Extremfall auch auf 0 %. Sämtliche zwischen diesen extremen Beispielen liegende Routenführungen sind daher in der bestimmten Energiebilanz anhand der möglichen Routen abbildbar.
  • Besteht die Möglichkeit, dass, ausgehend vom aktuellen Standort das Fahrzeug sowohl eine Steigung, oder ein Gefälle befahren könnte, ist die höchstwahrscheinliche Route anhand der Historie der vergangenen Fahrten und / oder die geplante Fortsetzung aufgrund der Ziele in der Navigation des Fahrzeuges unter Berücksichtigung des voraussichtlichen Energiebedarfes und der sich bis zu einem nächsten sinnvollen Ladepunkt erforderlichen Reichweite.
  • Die Steuerungseinrichtung kann die wenigstens eine mögliche Route zum Beispiel anhand von Kartendaten auswerten, sodass zum Beispiel sämtliche mögliche Routen betrachtet werden können und daher berücksichtigt werden können. Ein Algorithmus kann, zum Beispiel gestützt durch Benutzereingaben, eine Historie der Routen, die das Kraftfahrzeug bereits zurückgelegt hat, eine aktive Streckenführung und dergleichen, zumindest eine wahrscheinliche Route bestimmen, für die der maximale Ladezustand festgelegt wird. Ebenso kann eine Empfehlung für den Benutzer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, welche Route befahren werden sollte, um den gewählten maximalen Ladezustand auszunutzen oder welche der bestimmten Routen nicht genutzt werden sollte, um eine mögliche Überlastung des elektrischen Energiespeichers durch Rekuperation bzw. der Bremseinrichtung zu verhindern bzw. zu vermeiden.
  • Nach einer möglichen Ausgestaltung kann die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet sein, die zu erwartende Energiebilanz für die Route mit dem höchsten zu erwartenden Energieeintrag zu bestimmen und den maximalen Ladezustand in Abhängigkeit der bestimmten Energiebilanz zu begrenzen. Mit anderen Worten kann die Steuerungseinrichtung in dieser Ausgestaltung zumindest diejenige Route ausgehend von dem aktuellen Standort bestimmen, für die der Energieeintrag am höchsten sein wird. Nach dieser Ausgestaltung wird somit stets verhindert, unabhängig davon auf welcher Route das Kraftfahrzeug in dem sich an den aktuellen Zustand anschließenden Betriebszustand tatsächlich betrieben wird, dass auch bei Veränderungen der Route stets ausreichend Kapazität in dem elektrischen Energiespeicher vorgehalten wird, um ein sicheres Betreiben des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein sicheres Bremsen des Kraftfahrzeugs, über alle möglichen Betriebszustände sichergestellt wird.
  • Beispielsweise kann sich die Steuerungseinrichtung nicht ausschließlich darauf verlassen, dass ein Benutzer eine bestimmte Route gewählt hat. In sogenannten „change-of-mind“-Situationen ist es möglich, dass der Benutzer von einer zuvor vorgeschlagenen oder ausgewählten Route abweicht und gegebenenfalls eine Route mit einer gegenüber der zuvor ausgewählten oder vorgeschlagenen Route abweichenden Energiebilanz auswählt, deren Energieeintrag höher ist. Da die Steuerungseinrichtung nach der beschriebenen Ausgestaltung die zu erwartende Energiebilanz mit dem höchsten zu erwartenden Energieeintrag bestimmt und den Ladezustand in Abhängigkeit davon begrenzt, ist stets sichergestellt, dass auch bei Verwendung der bezogen auf die Bremskapazität „schlechtesten“ Route ausreichend Kapazität in dem elektrischen Energiespeicher vorgehalten wird, um das Kraftfahrzeug mittels Rekuperation zu bremsen bzw. mittels Rekuperation und der wenigstens einen zusätzlichen mechanischen Bremseinrichtung zu bremsen.
  • Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Steuerungseinrichtung die zu erwartende Energiebilanz basierend auf der sich an den aktuellen Zustand anschließenden Route des Kraftfahrzeugs bestimmen. Die zu erwartende Energiebilanz kann beispielsweise basierend auf Routendaten bestimmt werden, die zum Beispiel von einem Benutzer und/oder durch einer Navigationseinrichtung festgelegt werden. Die Navigationseinrichtung des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise eine Route für den Benutzer vorschlagen. Das Bestimmen von Routen ausgehend von einem aktuellen Standort zu einem Zielort ist grundsätzlich bekannt und wird hier nicht näher beschrieben.
  • Beispielsweise kann die Navigationseinrichtung eine Route vorschlagen oder der Benutzer kann eine Route in der Navigationseinrichtung festlegen, sodass die Steuerungseinrichtung basierend auf einer solchen vorgeschlagenen oder festgelegten Route Routendaten bestimmen kann. Ausgehend von den Routendaten ergibt sich die zu erwartende Energiebilanz, beispielsweise daraus, wie viel elektrische Energie durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs entlang der Route verbraucht wird und welcher Energieeintrag durch Rekuperation, beispielsweise an Routensegmenten der Route mit Gefälle, in den elektrischen Energiespeicher erfolgt. Die Steuerungseinrichtung kann dabei sicherstellen, dass der zu erwartende Energieeintrag nicht größer ist, als es der maximale Ladezustand des elektrischen Energiespeichers erlaubt bzw. kann auch gezielt zugelassen werden, dass der elektrische Energiespeicher durch den in dem Betriebszustand auftretenden Energieeintrag vollständig geladen wird, wenn berücksichtigt wird, dass beispielsweise die mechanische Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs ausreichend Kapazität hat, um das Kraftfahrzeug dennoch in den Betriebszuständen sicher zu bremsen.
  • Dazu kann die Steuerungseinrichtung beispielsweise dazu ausgebildet sein, die zu erwartende Energiebilanz basierend auf einer Bremskapazität wenigstens einer Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Als Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs wird insbesondere eine mechanische Bremseinrichtung verstanden, die grundsätzlich bekannt ist und in dem Kraftfahrzeug für Bremsvorgänge vorgesehen ist. Der Bremseinrichtung kann beispielsweise eine vorbestimmte Bremskapazität zugeordnet oder für diese festgelegt werden, die beispielsweise angibt, wie viel Bewegungsenergie in welcher Zeit über die Bremseinrichtung abgebaut werden kann.
  • Die Bremskapazität kann für die individuelle Bremseinrichtung beispielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Randbedingungen vermessen werden. Zum Beispiel kann festgelegt werden, welche Bewegungsenergie die Bremseinrichtung in welcher Zeit bei welcher Temperatur bzw. bis zum Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur abbauen kann. Daraus ergibt sich, wie viel Bewegungsenergie die Bremseinrichtung abbauen kann, sodass dies in der zu erwartenden Energiebilanz seitens der Steuerungseinrichtung bestimmt bzw. berücksichtigt werden kann. Mit anderen Worten kann dadurch festgelegt werden, wie viel Bewegungsenergie durch Rekuperation abgebaut werden muss, um auf einer definierten Route dennoch sicherzustellen, dass der restliche zu erwartende Energieeintrag über die Bremseinrichtung abgebaut werden kann. Zum Beispiel kann die Bremskapazität der Bremseinrichtung bezogen auf den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers bestimmt werden. Daraus ergibt sich wie viel Prozent des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers für die Rekuperation der Bremskapazität der Bremseinrichtung entsprechen, sodass dies miteinander verrechnet werden kann. Die beschriebene Ausgestaltung erlaubt somit insbesondere, für eine bestimmte Route, beispielsweise die Route mit dem höchsten Energieeintrag, zu bestimmen, welche Kombination aus Bremskapazität der Bremseinrichtung und Bremskapazität aus Rekuperation wenigstens erforderlich ist, um das Kraftfahrzeug entlang der Route sicher bremsen zu können.
  • Nach einer Weiterbildung der Steuerungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die zu erwartende Energiebilanz basierend auf einer Verbrauchskapazität der elektrischen Maschine und/oder wenigstens einer Einrichtung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und/oder dazu ausgebildet ist, eine ermittelte Überkapazität des elektrischen Energiespeichers durch Betrieb der elektrischen Maschine und/oder der wenigstens einen Einrichtung abzubauen. Die beschriebene Ausgestaltung sieht vor, dass auch Verbrauchskapazitäten verschiedener Vorrichtungen bzw. Einrichtungen des Kraftfahrzeugs seitens der Steuerungseinrichtung bestimmt werden können. Als Verbrauchskapazität wird im Rahmen dieser Anmeldung eine Energiemenge verstanden, die in einer bestimmten Zeit von der wenigstens einen Einrichtung bzw. der elektrischen Maschine verbraucht werden kann, zum Beispiel um den elektrischen Energiespeicher zu entladen, sodass dieser wieder imstande ist, durch Rekuperation erzeugte elektrische Energie aufzunehmen und somit eine Bremswirkung für das Kraftfahrzeug bereitstellen zu können.
  • Mit anderen Worten kann die Verbrauchskapazität angeben, welche Energiemenge „vernichtet“ bzw. verbraucht werden kann, indem Zusatzaggregate, d.h. die elektrische Maschine bzw. wenigstens eine Einrichtung des Kraftfahrzeugs, betrieben werden. Derartige Einrichtungen können allgemein elektrische Verbraucher sein, beispielsweise Heizeinrichtungen, elektrische Widerstände bzw. „Shunt“-Widerstände, Standheizungen, Klimatisierungsanlagen, Wärmepumpen und dergleichen. Die Verbrauchskapazität kann durch die Steuerungseinrichtung somit berücksichtigt werden und der maximale Ladezustand auch in Abhängigkeit der Verbrauchskapazität festgelegt werden. Die Energiebilanz kann somit beispielsweise auf der einen Seite den zu erwartenden Energieverbrauch in dem sich an den aktuellen Zustand anschließenden Betriebszustand berücksichtigen, der sich zum Beispiel aufgrund des Fahrbetriebs seitens der elektrischen Maschine entlang der Route ergibt, der Bremskapazität, die nötigenfalls durch die Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden kann, sowie der möglichen Verbrauchskapazität, d.h. dem Betreiben wenigstens einer Einrichtung des Kraftfahrzeugs und zum anderen dem zu erwartenden Energieeintrag durch Rekuperation an einer Gefällestrecke ergibt.
  • Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet sein, insbesondere wenn der elektrische Energiespeicher sich einem vollständigen Ladezustand nähert, gezielt elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs - ohne Rücksicht auf deren Notwendigkeit - betreiben, um gezielt elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher abzuführen und somit eine weitere Rekuperation zu ermöglichen. Würde beispielsweise eine Überkapazität des elektrischen Energiespeichers aufgrund von Rekuperation auftreten, kann gezielt die elektrische Maschine oder wenigstens eine weitere Einrichtung des Kraftfahrzeugs betrieben werden, um die Überkapazität abzubauen. Beispielsweise kann ein elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs betrieben, sodass dieser elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher verbraucht, sodass die elektrische Maschine weiter Energie rekuperieren kann und in den elektrischen Energiespeicher abführen kann, ohne dass die maximale Kapazität des elektrischen Energiespeichers erreicht oder überschritten wird.
  • Eine weitere Möglichkeit die zu erwartende Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers zu beeinflussen kann darin bestehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Überkapazität des elektrischen Energiespeichers durch einen gezielten Betrieb der elektrischen Maschine in einem Verbrauchszustand abzubauen, insbesondere unter Kennfeldverschiebung der elektrischen Maschine. Wird zum Beispiel seitens der Steuerungseinrichtung ermittelt, dass der Betrieb des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel entlang einer Gefällestrecke, aufgrund von Rekuperation einen höheren Energieeintrag liefert, als der elektrische Energiespeicher aufnehmen kann, ist es ebenso möglich, die elektrische Maschine in einen Verbrauchszustand zu überführen, insbesondere bevor die Überkapazität erreicht ist bzw. bevor die Gefällestrecke befahren wird, um durch den Betrieb der elektrischen Maschine, insbesondere in einem Verbrauchszustand mit möglichst geringem Wirkungsgrad, elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher abzubauen und somit den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers abzusenken, sodass der elektrische Energiespeicher ausreichend Kapazität für die Rekuperation an der Gefällestrecke besitzt.
  • Beispielsweise kann der Verbrauchszustand durch Kennfeldverschiebung der elektrischen Maschine durchgeführt werden. Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere berücksichtigen, wie viel elektrische Energie von der elektrischen Maschine in dem beschriebenen Verbrauchszustand, beispielsweise bei einem möglichst geringen Wirkungsgrad der elektrischen Maschine, verbraucht werden kann. Die elektrische Maschine kann beispielsweise in einen aktiven Kurzschlusszustand setzt werden, sodass möglichst wenig oder kein Drehmoment von der elektrischen Maschine gestellt wird, der in der elektrischen Maschine geführte Strom jedoch möglichst hoch ist, um möglichst viel elektrische Energie in möglichst kurzer Zeit zu verbrauchen. Als Überkapazität wird eine über den vollständigen Ladezustand hinausgehende Energiemenge verstanden, die der elektrischen Energiespeicher nicht aufnehmen kann, d.h. die nicht über Rekuperation abgebaut bzw. gebremst werden kann.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann diese dazu ausgebildet sein, einen Betriebszustand der elektrischen Maschine und/oder wenigstens einer Einrichtung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer Entfernung des Kraftfahrzeugs zu einem Routensegment mit einem definierten Gefälle einzustellen. Die Steuerungseinrichtung kann letztlich berücksichtigen, mit welcher Geschwindigkeit und an welcher Fahrbahnsteigung das Kraftfahrzeug betrieben werden soll, um zu ermitteln, ob entlang der Restentfernung bis zu dem Routensegment mit dem definierten Gefälle genug Energie verbraucht wird, um seitens des elektrischen Energiespeichers bei Befahren des Routensegments mit dem definierten Gefälle eine Rekuperation ausreichend sicherzustellen. Ebenso ist es seitens der Steuerungseinrichtung möglich, falls die Ermittlung ergibt, dass bei Befahren des Routensegments mit dem definierten Gefälle eine Überkapazität des elektrischen Energiespeichers droht, den Betrieb der elektrischen Maschine bzw. der wenigstens einen Einrichtung des Kraftfahrzeugs so zu wählen, dass zumindest so viel elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher verbraucht wird, um den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers so weit abzusenken, dass der elektrische Energiespeicher wieder in der Lage ist, bei Befahren des Routensegments mit dem definierten Gefälle Energie zu rekuperieren um das Kraftahrzeug so sicher abbremsen zu können.
  • Neben der Steuerungseinrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine zuvor beschriebene Steuerungseinrichtung aufweist. Das Kraftfahrzeug weist den elektrischen Energiespeicher und die elektrische Maschine auf. Ebenso kann das Kraftfahrzeug wenigstens eine beschriebene Einrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, elektrische Energie zu verbrauchen. Ferner kann bei dem Kraftfahrzeug die wenigstens eine Bremseinrichtung vorgesehen sein, die insbesondere mechanisch Bewegungsenergie durch Bremsen abbaut, beispielsweise in Wärme überführt. Das Kraftfahrzeug kann zum Beispiel ein Elektrofahrzeug sein bzw. ein BEV. Ebenso ist es möglich, einen seriellen Hybriden bzw. ein serielles Hybridfahrzeug als Kraftfahrzeug auszubilden. Ein solcher serieller Hybrid kann eine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, die jedoch nur für das Laden eines elektrischen Energiespeichers ausgestaltet sein kann und somit keine direkte mechanische Verbindung zum Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs besitzt.
  • Beispielsweise kann ein vergleichsweise schweres Kraftfahrzeug, zum Beispiel ein Kraftfahrzeug mit hoher Masse und vergleichsweise kleinem elektrischen Energiespeicher ausgestaltet sein. Zum Beispiel kann ein solches Kraftfahrzeug ein Wohnmobil oder Kleintransporter sein, das eine vergleichsweise hohe Masse aufweist, jedoch der elektrische Energiespeicher demgegenüber vergleichsweise klein dimensioniert ist. Für den Betrieb eines solchen Kraftfahrzeugs kann die Verbrennungskraftmaschine für das Aufladen des elektrischen Energiespeichers verwendet werden. Da der elektrische Energiespeicher eine vergleichsweise geringe Kapazität aufweist ist es hierbei besonders vorteilhaft, den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers ausreichend zu begrenzen, sodass ein Rekuperationszustand für den Betrieb eines solchen Kraftfahrzeugs stets sichergestellt werden kann.
  • Neben der Steuerungseinrichtung und dem Kraftfahrzeug betrifft die Erfindung ein Verfahren für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine und einen elektrischen Energiespeicher, der dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine mit elektrischer Energie zu versorgen und elektrische Energie von der elektrischen Maschine und/oder einer externen Energiequelle aufzunehmen, wobei ein maximaler Ladezustand des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers begrenzt wird, insbesondere auf einen Ladegrenzwert unterhalb 95%.
  • Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Steuerungseinrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar. Wie beschrieben, weist das Kraftfahrzeug eine zuvor beschriebene Steuerungseinrichtung auf. Das Verfahren kann insbesondere auf bzw. mit der Steuerungseinrichtung ausgeführt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
    • 1 ein Kraftfahrzeug; und
    • 2 eine Prinzipdarstellung möglicher Routenführungen eines Kraftfahrzeugs.
  • 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Die konkrete Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs 1 kann abweichen, insbesondere kann das Kraftfahrzeug 1 unterschiedliche Konfigurationen von nachfolgend beschriebenen Zusatzaggregaten aufweisen. Das Kraftahrzeug 1 weist eine Steuerungseinrichtung 2 auf, die grundsätzlich dazu ausgebildet sein kann, den Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern, beispielsweise eine elektrische Maschine 3 des Kraftfahrzeugs 1 zu betreiben. Um die elektrische Maschine 3 mit elektrischer Energie zu sorgen, weist das Kraftahrzeug 1 einen elektrischen Energiespeicher 4 auf. Beispielsweise kann in einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 1 die elektrische Maschine 3 mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 4 gespeist werden und so ein Drehmoment bereitstellen, das für den Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 verwendet wird.
  • Ebenso kann die elektrische Maschine 3 in einem Rekuperationszustand die Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs 1 in elektrische Energie umsetzen und diese elektrische Energie dem elektrischen Energiespeicher 4 zuführen, wobei der elektrische Energiespeicher 4 geladen und das Kraftfahrzeug 1 entsprechend gebremst wird. In dem Rekuperationszustand liegt die elektrische Maschine 3 somit in einem Generatorbetrieb vor. Der elektrische Energiespeicher 4 ist ferner, beispielsweise über einen in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Ladeanschluss 5, mit einer externen Energiequelle koppelbar, die nicht näher dargestellt ist, um elektrische Energie aus der elektrischen Energiequelle in den elektrischen Energiespeicher 4 zu führen und den elektrischen Energiespeicher 4 so aufzuladen.
  • Die Steuerungseinrichtung 2 ist beispielsweise dazu ausgebildet, Ladevorgänge, Rekuperationszustände bzw. Betriebszustände des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere der elektrischen Maschine 3 und des elektrischen Energiespeichers 4, zu steuern. Im Speziellen kann die Steuerungseinrichtung 2 einen maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 begrenzen. Hierzu kann die Steuerungseinrichtung 2 eine Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers 4 ermitteln, zum Beispiel basierend auf dem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs 1 und einen sich daran zu erwartenden anschließenden Betriebszustand.
  • Die Steuerungseinrichtung 2 kann zum Beispiel ermitteln, in welchem Betriebszustand das Kraftfahrzeug 1 ausgehend von einem aktuellen Standort 9 (vgl. 2) betrieben wird bzw. betrieben werden könnte. Hieraus ergeben sich, beispielsweise anhand von für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 aufgewendeter elektrischer Energie und aus dem Rekuperationszustand, beispielsweise einem Betrieb entlang von Gefällestrecken, verschiedene Energieeinträge bzw. Energieverbräuche. Die Steuerungseinrichtung 2 ermittelt dabei die Energiebilanz und begrenzt den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 so, dass in dem sich anschließenden Betriebszustand stets sichergestellt ist, dass der elektrische Energiespeicher 4 ausreichend Kapazität besitzt, um die elektrische Maschine 3 in dem Rekuperationszustand betreiben zu können und das Kraftfahrzeug 1 somit stets sicher abbremsen zu können.
  • Das Kraftfahrzeug 1 weist rein optional ferner eine Navigationseinrichtung 6 auf, die in Kommunikationsverbindung mit der Steuerungseinrichtung 2 stehen kann. Der Benutzer kann beispielsweise in der Navigationseinrichtung 6 eine Route vordefinieren bzw. auswählen. Ebenso kann die Navigationseinrichtung 6 der Steuerungseinrichtung 2 sämtliche möglichen Routen oder Routensegmente bereitstellen, sodass die Steuerungseinrichtung 2 ausgehend von dem aktuellen Standort 9 des Kraftfahrzeugs 1 bestimmen kann, welche Energiebilanz möglich ist. Zwei Beispiele möglicher Energiebilanzen bzw. möglicher Routenführungen werden nachfolgend anhand von 2 erläutert.
  • In 1 ist weiter dargestellt, dass das Kraftfahrzeug 1 schematisch eine beliebige Anzahl von Zusatzaggregaten, also eine beliebige Anzahl weiterer Einrichtungen 7 aufweisen kann, die elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 4 beziehen können. Die Einrichtungen 7 können somit beliebige elektrische Verbraucher darstellen, zum Beispiel Standheizungen, Hochvoltheizungen, zum Beispiel „Shunt“-Widerstände, Klimakompressoren, Wärmepumpen und dergleichen. Die Einrichtungen 7 können eine Verbrauchskapazität definieren, die angibt, welche Energiemenge von der wenigstens einen Einrichtung 7 in welcher Zeit verbraucht werden kann. So ist es beispielsweise möglich, dass durch eine Ansteuerung seitens der Steuerungseinrichtung 2 die wenigstens eine Einrichtung 7 betrieben wird, um gezielt elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 4 zu verbrauchen, sodass der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 gezielt abgesenkt werden kann, um der elektrischen Maschine 3 zu ermöglichen, in einem Rekuperationszustand das Kraftfahrzeug 1 zu bremsen.
  • Weiterhin ist bei dem Kraftfahrzeug 1 eine Bremseinrichtung 8 dargestellt, die beispielsweise als mechanische Scheibenbremse ausgeführt sein kann. Die Bremseinrichtung 8 kann selbstverständlich als jedwede beliebige weitere Bremseinrichtung ausgestaltet sein. Die Bremseinrichtung 8 kann ebenfalls in die Energiebilanz einbezogen werden. Die Steuerungseinrichtung 2 kann dabei berücksichtigen, welche Bremskapazität die Bremseinrichtung 8 bereitgestellt werden kann. Die Bremskapazität gibt beispielsweise an, welcher Anteil der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs 1 durch die Bremseinrichtung 8 abgebaut werden kann, beispielsweise durch Reibung in Wärme umgesetzt werden kann. Dies kann ebenfalls bei der Energiebilanz berücksichtigt werden, sodass zum Beispiel vorvermessen oder festgelegt werden kann, welche maximale Energiemenge durch die Bremseinrichtung 8 abgebaut werden kann, bevor die Bremseinrichtung 8 eine bestimmte Grenztemperatur überschreitet. Dies kann ebenfalls in Abhängigkeit der für den Abbau der Bewegungsenergie vorhandenen Zeit festgelegt werden.
  • Die Steuerungseinrichtung 2 kann somit für das Festlegen des maximalen Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 verschiedene Energieeinträge sowie verschiedene Verbräuche berücksichtigen, um die Energiebilanz zu ermitteln. Als Verbrauch, d.h. für die Reduzierung des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4, stehen im Wesentlichen der Betrieb der elektrischen Maschine in einem Betriebszustand, d.h. einem Fahrzustand, der Betrieb wenigstens einer Einrichtung 7 sowie die Bremskapazität seitens der Bremseinrichtung 8 zur Verfügung. Als Energieeintrag steht demgegenüber insbesondere die Energiemenge, die durch Rekuperation seitens der elektrischen Maschine 3 erzeugt und in den elektrischen Energiespeicher 4 eingespeist wird. Da vermieden werden soll, dass der elektrische Energiespeicher 4 aufgrund seines Ladezustands nicht mehr ausreichend elektrische Energie aufnehmen kann, sodass die elektrische Maschine 3 in einem Rekuperationszustand das Kraftfahrzeug 1 ausreichend bremsen kann, begrenzt die Steuerungseinrichtung 2 im Vorfeld den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 so, dass die gesamte Energiebilanz ausreicht, um das Kraftfahrzeug 1 in sämtlichen Betriebszuständen sicher bremsen zu können. In dem anschließenden Betriebszustand kann der Ladezustand beliebig geladen werden, beispielsweise bei Rekuperation auch vollständig geladen werden, da dies in der bestimmten Energiebilanz zuvor berücksichtigt wurde.
  • 2 zeigt, wie bereits beschrieben, mögliche Fahrzustände des Kraftfahrzeugs 1. Selbstverständlich sind diese Fahrzustände rein beispielhaft zu verstehen, sodass das hierin beschriebene Prinzip auf jedwede Fahrzustände bzw. jedwede Routenführung des Kraftfahrzeugs 1 übertragen werden kann.
  • Das Kraftfahrzeug 1 ist in einem aktuellen Standort 9 dargestellt, an den sich ein erstes Routensegment 10, sowie weitere Routensegmente 11, 12, 13 und 14 bzw. alternative Routensegmente 15, 16 anschließen. Ersichtlich weisen die einzelnen Routensegmente 11-16 unterschiedliche Steigungen bzw. unterschiedliche Gefälle auf bzw. können unterschiedlich lang sein und unterschiedliche Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs 1 zulassen bzw. vorgeben. Die Informationen bzw. die Randbedingungen, unter denen das Kraftahrzeug 1 auf den Routensegmenten 10-16 betrieben werden kann, können von der Steuerungseinrichtung 2 ermittelt werden, zum Beispiel von der Navigationseinrichtung 6 bereitgestellt werden. An dem Standort 9 kann beispielsweise eine externe Energiequelle, insbesondere eine Ladestation, angeordnet sein, über die der elektrische Energiespeicher 4 über seinen Ladeanschluss 5 geladen werden kann. Der Standort 9 kann jedoch auch als jedweder andere beliebige Standort entlang der Route des Kraftfahrzeug 1 verstanden werden.
  • In jedem Punkt entlang der Route des Kraftfahrzeugs 1 kann die Steuerungseinrichtung 2 eine Energiebilanz aufstellen bzw. eine zu erwartende Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers 4 bestimmen, die sich durch den an den aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs 1 anschließenden Betriebszustand ergibt. Mit anderen Worten wird sich die Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers 4, d.h. der Verbrauch elektrischer Energie sowie der Eintrag elektrischer Energie abhängig von dem Befahren verschiedener Routensegmente 10-16 ergeben. Die Steuerungseinrichtung 2 ist, wie zuvor beschrieben, insbesondere dazu ausgebildet, den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 in dem aktuellen Zustand derart zu begrenzen, dass stets ausreichend Kapazität für Rekuperationszustände der elektrischen Maschine 3 in sich daran anschließenden Betriebszuständen vorgehalten wird, d.h., dass der elektrische Energiespeicher 4 stets in der Lage ist, Energieeinträge durch den Rekuperationszustand der elektrischen Maschine 3 aufzunehmen, sodass das Kraftfahrzeug 1 ausreichend gebremst werden kann.
  • Liegt der aktuelle Zustand des elektrischen Energiespeichers 4 über dem maximalen Ladezustand, beispielsweise, weil sich das Kraftahrzeug 1 in einem Bereich bewegt, in dem sich eine Gefällestrecke anschließen kann, kann die Steuerungseinrichtung 2 den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 absenken und gegebenenfalls über die Einrichtung 7 bzw. eine Veränderung des Wirkungsgrads der elektrischen Maschine 3 den Ladezustand so weit abbauen, bis dieser wieder unterhalb des maximalen Ladezustands liegt oder den maximalen Ladezustand annimmt.
  • Wie beschrieben, wird der maximalen Ladezustand stets in dem aktuellen Zustand durch die Steuerungseinrichtung 2 begrenzt, nämlich in Abhängigkeit der Energiebilanz, die sich in dem aktuellen Zustand einstellt bzw. ausgehend davon zu erwarten ist. Befährt das Kraftahrzeug 1 die Routensegmente 10-16, so ist davon auszugehen, dass in jedem Routensegment 10-16 eine andere Energiebilanz bestimmt wird und sich dadurch der aktuelle maximale Ladezustand auch mit Befahren der unterschiedlichen Routensegmente 10-16 verändert. So ist der maximale Ladezustand in dem höchsten Routensegment 12 niedriger zu wählen, als beispielsweise in dem niedrigsten Routensegment 16, da ausgehend von dem Routensegment 12 ausschließlich Gefällestrecken in den Routensegmenten 11, 13 möglich sind, wohingegen ausgehend von dem Routensegment 16 nur Steigungen bzw. Ebenen befahren werden können.
  • Rein beispielhaft kann die Steuerungseinrichtung 2 für eine Route entlang der Routensegmente 10-14 die Energiebilanz aufstellen. Beispielsweise ist die Route entlang der Routensegmente 10-14 durch die Navigationseinrichtung 6 vorgeschlagen bzw. von einem Benutzer ausgewählt. Dazu kann die Steuerungseinrichtung 2 den maximalen Ladezustand so begrenzen, dass bei Befahren des Routensegments 13, das eine Gefällestrecke beinhaltet, ausreichend Bremswirkung erzeugt werden kann, insbesondere in Kombination eines Rekuperationszustands und der Bremskapazität sowie der Verbrauchskapazität, wie zuvor beschrieben. Hierbei kann die Steuerungseinrichtung 2 insbesondere berücksichtigen, dass auf den Routensegmenten 10, 11 und 12 aufgrund ihrer ebenen Ausführung bzw. ihrer Steigung Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 4 verbraucht wird, da die elektrische Maschine 3 in einem Fahrzustand betrieben wird. Die Energiebilanz kann beispielsweise ergeben, dass der Energieeintrag auf der Gefällestrecke des Routensegments 13 geringer ist als die Energiemenge, die zum Befahren der Routensegmente 10-12 zuvor verbraucht wurde.
  • Die Steuerungseinrichtung 2 kann jedoch auch den maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 basierend auf einer möglichen Route bestimmen, insbesondere derjenigen Route, die ausgehend von dem aktuellen Standort 9 möglich ist und die den höchsten zu erwartenden Energieeintrag besitzt. Diese ist in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft durch die Routensegmente 15, 16 gezeigt. Hierbei kann die Steuerungseinrichtung 2 berücksichtigen, wieviel Energie beim Befahren des Routensegments 10 ausgehend von dem Standort 9 verbraucht wird und welcher Energieeintrag anschließend aufgrund der Gefällestrecke des Routensegments 15 in den elektrischen Energiespeicher 4 eingetragen wird, wenn die elektrische Maschine 3 zum Bremsen des Kraftfahrzeugs 1 im Rekuperationszustand betrieben wird.
  • Die Steuerungseinrichtung 2 kann den maximalen Ladezustand an dem Standort 9 somit derart begrenzen, dass, beispielsweise in einem Ladevorgang, nicht mehr Energie in den elektrischen Energiespeicher 4 geladen wird als der maximale Ladezustand zulässt. Der maximale Ladezustand kann somit insbesondere abhängig von der zu erwartenden Energiebilanz festgelegt werden. Dabei kann insbesondere berücksichtigt werden, falls sich ergibt, dass der Benutzer anstelle der Routensegmente 11-14 die Routensegmente 15, 16 befahren wird, wieviel Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 4 durch die wenigstens eine Einrichtung 7 und beispielsweise eine möglichst ineffiziente Betriebsweise der elektrischen Maschine 3 auf dem Routensegment 10 verbraucht werden kann, sodass die elektrische Maschine 3 in dem Routensegment 15 wieder in einem Rekuperationszustand betrieben werden kann, der elektrische Energie in den elektrischen Energiespeicher 4 einträgt.
  • Wie ebenfalls zuvor beschrieben, kann dabei weiterhin berücksichtigt werden, dass auch bei Befahren des Routensegments 15 die wenigstens eine Einrichtung 7 zur Reduzierung des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers 4 weiter betrieben werden kann. Ebenso kann berücksichtigt werden, welche Bremskapazität mittels der Bremseinrichtung 8 bereitgestellt werden kann, um das Kraftfahrzeug 1 zu bremsen. Die Steuerungseinrichtung 2 kann daher den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 4 auf einen maximalen Ladezustand begrenzen, der ein sicheres Bremsen des Kraftfahrzeugs 1 gewährleistet.
  • Die in den einzelnen Fig. gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.
  • Das hierin beschriebene Verfahren kann auf der Steuerungseinrichtung 2 ausgeführt werden. Sämtliche Einzelheiten sind daher auch auf das Verfahren übertragbar.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Steuerungseinrichtung
    3
    elektrische Maschine
    4
    elektrischer Energiespeicher
    5
    Ladeanschluss
    6
    Navigationseinrichtung
    7
    Einrichtung
    8
    Bremseinrichtung
    9
    Standort
    10-16
    Routensegmente

Claims (10)

  1. Steuerungseinrichtung (2) für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) und einen elektrischen Energiespeicher (4), der dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine (3) mit elektrischer Energie zu versorgen und elektrische Energie von der elektrischen Maschine (3) und/oder einer externen Energiequelle aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, einen maximalen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (4) in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers (4) bei einem sich an den aktuellen Zustand anschließenden Betriebszustand zu begrenzen, insbesondere auf einen Ladegrenzwert unterhalb 95%.
  2. Steuerungseinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die zu erwartende Energiebilanz für wenigstens eine mögliche Route ausgehend von einem aktuellen Standort (9) des Kraftfahrzeugs (1) zu bestimmen und den maximalen Ladezustand in Abhängigkeit der bestimmten Energiebilanz zu begrenzen.
  3. Steuerungseinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die zu erwartende Energiebilanz für die Route mit dem höchsten zu erwartenden Energieeintrag zu bestimmen und den maximalen Ladezustand in Abhängigkeit der bestimmten Energiebilanz zu begrenzen.
  4. Steuerungseinrichtung (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die zu erwartende Energiebilanz basierend auf, insbesondere von einem Benutzer und/oder durch eine Navigationseinrichtung (6) festgelegte, Routendaten zu bestimmen.
  5. Steuerungseinrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die zu erwartende Energiebilanz basierend auf einer Bremskapazität wenigstens einer Bremseinrichtung (8) des Kraftfahrzeugs (1) zu bestimmen.
  6. Steuerungseinrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die zu erwartende Energiebilanz basierend auf einer Verbrauchskapazität der elektrischen Maschine (3) und/oder wenigstens einer Einrichtung (7) des Kraftfahrzeugs (1) zu bestimmen und/oder dazu ausgebildet ist, eine ermittelte Überkapazität des elektrischen Energiespeichers (4) durch Betrieb der elektrischen Maschine (3) und/oder der wenigstens einen Einrichtung (7) abzubauen.
  7. Steuerungseinrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, eine Überkapazität des elektrischen Energiespeichers (4) durch einen gezielten Betrieb der elektrischen Maschine (3) in einem Verbrauchszustand abzubauen, insbesondere unter Kennfeldverschiebung der elektrischen Maschine (3).
  8. Steuerungseinrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand der elektrischen Maschine (3) und/oder wenigstens einer Einrichtung des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit von einer Entfernung des Kraftfahrzeugs (1) zu einem Routensegment (10-16) mit einem definierten Gefälle einzustellen.
  9. Kraftfahrzeug (1), umfassend eine Steuerungseinrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  10. Verfahren für die Steuerung eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend eine elektrische Maschine (3) und einen elektrischen Energiespeicher (4), der dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine (3) mit elektrischer Energie zu versorgen und elektrische Energie von der elektrischen Maschine (3) und/oder einer externen Energiequelle aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (4) in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Energiebilanz des elektrischen Energiespeichers (4) begrenzt wird, insbesondere auf einen Ladegrenzwert unterhalb 95%.
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