Stand der Technik Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb besitzen neben einem Verbren- nungsmotor mindestens eine mit dem Antriebsstrang des Kraftfahr- zeugs koppelbare Elektromaschine. Im Generatorbetrieb liefert diese Elektromaschine elektrische Energie, die bis zur Abgabe an einen Verbraucher des Kraftfahrzeugs in einem von der Fahrzeugbatterie gebildeten Energiespeicher gespeichert wird. Im Motorbetrieb sorgt die Elektromaschine allein oder zusammen mit dem Verbrennungs- motor für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs, wobei sie im zuletzt ge- nannten Fall dazu dient, die im realen Fahrbetrieb auftretenden Schwankungen der Abtriebsleistung des Antriebsstrangs aufzufan- gen, so dass der Verbrennungsmotor nach Möglichkeit immer in ei- nem verbrauchsoptimalen Betriebsbereich gehalten wird, um den

Wirkungsgrad des Antriebs zu erhöhen und die Umweltbelastung durch Schadstoffe des Verbrennungsmotors zu verringern. Um si- cherzustellen, dass stets genügend elektrische Energie zur Versor- gung der Elektromaschine und der anderen Verbraucher des Kraft- fahrzeugs zur Verfügung steht, wird der Ladezustand der Fahrzeug- batterie kontinuierlich überwacht und in der Regel auf einem vorge- gebenen konstanten Wert gehalten. Bei einem Absinken des Lade- zustands unter diesen Wert fordert ein Laderegler der Batterie elekt- rische Energie von der Elektromaschine an, die daraufhin in den Ge- neratorbetrieb übergeht, um die Batterie nachzuladen. Diese Aufla- dung der Batterie ist jedoch unnötig, wenn kurz danach das Kraft- fahrzeug abgebremst und dabei beträchtliche Mengen an kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs von der Elektromaschine in elektrische Energie umgesetzt und in die Batterie eingespeist werden. Beim Ab- bremsen des Fahrzeugs kann zwar zumeist nicht die gesamte kineti- sche Energie des Kraftfahrzeugs zurückgewonnen werden, jedoch in der Regel ein beträchtlicher Anteil.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und das erfindungsgemäße Fahrzeug mit den im An- spruch 8 genannten Merkmalen bieten demgegenüber den Vorteil, dass bei der Aufladung des Energiespeichers die kinetische Energie des Fahrzeugs berücksichtigt werden kann, um eine anstehende Aufladung des Energiespeichers durch Umwandlung eines Teils der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors zu vermeiden, wenn zu erwarten ist oder die Wahrscheinlichkeit besteht, dass bald darauf infolge einer Abbremsung des Fahrzeugs ohnehin eine nicht unbe-

trächtliche Menge elektrische Energie in den Energiespeicher einge- speist werden wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Laderegelung ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb einsetzbar, deren Energiespei- cher sich mit variablem Ladezustand betreiben lässt, wie beispiels- weise die neu entwickelte NiMH-Batterie. Mit dem erfindungsgemä- ßen Verfahren kann bei diesen Kraftfahrzeugen die Menge der im Energiespeicher gespeicherten Energie variabel gehalten bzw. ent- sprechend der Fahrsituation optimiert werden, wobei durch eine ge- eignete Sollwertvorgabe Energie gespart und somit der Kraftstoff- verbrauch gesenkt und die Umweltbelastung verringert werden kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufladung des Energiespeichers mit zunehmender Fahrtgeschwin- digkeit des Fahrzeugs verzögert wird, vorzugsweise indem ein Soll- wert des Ladezustands mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs abgesenkt wird, so dass der Istwert des Ladezustands infolge von Energieentnahmen aus dem Energiespeicher erst zu ei- nem späteren Zeitpunkt unter den Sollwert absinkt.

Da beim Abbremsen des Fahrzeugs normalerweise nicht die ge- samte kinetische Energie zurückgewonnen werden kann, sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Soll- wert des Ladezustands in Abhängigkeit von der momentanen Fahrt- geschwindigkeit um einen Wert abgesenkt wird, der einer voraus- sichtlichen Aufladung des Energiespeichers beim Abbremsen des Fahrzeugs von dieser momentanen Fahrtgeschwindigkeit bis zum Stillstand entspricht.

Der Sollwert wird zweckmäßig durch eine von der Fahrtgeschwindig- keit des Fahrzeugs abhängige Kennlinie vorgegeben, wobei eine verhältnismäßig einfache Regelung möglich ist, wenn der Sollwert des Ladezustands proportional zur Fahrtgeschwindigkeit des Kraft- fahrzeugs abgesenkt wird. Da jedoch die kinetische Energie des Fahrzeugs mit dem Quadrat der Fahrtgeschwindigkeit zunimmt und somit beim Abbremsen um eine bestimmte Geschwindigkeitsdiffe- renz die zu erwartende Menge an elektrischer Energie mit der Fahrt- geschwindigkeit überproportional ansteigt, kann der Sollwert des La- dezustands aber auch in einer solchen Weise abgesenkt werden, dass er mit steigender Fahrtgeschwindigkeit überproportional ab- nimmt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Sollwert nicht abgesenkt wird, wenn aus anderen Gründen Ener- gie zum Aufladen des Energiespeichers erzeugt wird, beispielsweise durch Rekuperation von Energie bei einer Talfahrt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, eventuell erzeugte Überschussenergie unabhängig von der Fahrtgeschwindigkeit im Energiespeicher zu speichern, um sie für dessen Aufladung zu nutzen.

Der geschwindigkeitsabhängige Sollwert des Ladezustands kann nicht nur zur Regelung der Aufladung des Energiespeichers verwen- det werden, sondern kann darüber hinaus auch in eine Betriebsstra- tegie für den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine einge- bunden werden.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an- hand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 ein mögliches schematisches Schaubild von Kompo- nenten eines Hybridantriebs eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ; Figur 2 eine mögliche Kennlinie des Sollwerts des Ladezu- stands einer Batterie des Kraftfahrzeugs in Abhängig- keit von dessen Fahrtgeschwindigkeit ; Figur 3 eine weitere mögliche Kennlinie des Sollwerts des La- dezustands der Kraftfahrzeugbatterie.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der in Figur 1 schematisch dargestellte Hybridantrieb eines Kraft- fahrzeugs umfasst in bekannter Weise einen Verbrennungsmotor 10 und eine Elektromaschine 12. Der Verbrennungsmotor 10 ist über eine Kupplung 14 und ein Getriebe 16 mit einer die Antriebsräder 18 des Kraftfahrzeugs treibenden Abtriebswelle 20 gekoppelt. Die Elekt- romaschine 12 ist ebenfalls mit dem Getriebe 16 gekoppelt, so dass ein Teil der für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs erforderlichen me- chanischen Energie von der Elektromaschine 12 geliefert werden kann, um den Verbrennungsmotor 10 stets in einem verbrauchsopti- malen Betriebszustand zu halten. Die Elektromaschine 12 dient wei- ter zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Versorgung von an- deren Verbrauchern des Kraftfahrzeugs und kann darüber hinaus auch noch als Starter für den Verbrennungsmotor und/oder als allei- niger Antrieb für das Kraftfahrzeug bei relativ niedriger Geschwindig-

keit dienen. In bekannter Weise umfasst das Kraftfahrzeug weiter einen Geschwindigkeitsmesser 22, der aus der momentanen Dreh- zahl der Antriebsräder 18 bzw. der Abtriebswelle 20 die momentane Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt und diese an ei- nen Bordcomputer 24 weiterleitet.

Die von einem Steuergerät 26 geregelte Elektromaschine 12 wird in ihrem Motorbetrieb von einer als Energiespeicher dienenden Batterie 28 des Kraftfahrzeugs gespeist und lädt diese in ihrem Generatorbe- trieb wieder auf, wenn der momentane Ladezustand der Batterie 28 einen vorgegebenen Sollwert unterschreitet. Die Batterie 28 ist von einer Art, die sich mit variablem Ladezustand betreiben lässt, wie zum Beispiel eine NiMH-Batterie. Zur Regelung des Ladezustands der Batterie 28 dient ein zwischen der letzteren und der Elektroma- schine 12 angeordneter Wechselrichter 30 mit Stromregelung und die Laderegelung im Steuergerät 26, die den momentanen Ladezu- stand der Batterie 28 bestimmt und auf den vorgegebenen Sollwert regelt.

Wenn das Kraftfahrzeug nicht gerade abgebremst wird, wird die E- lektromaschine 12 in diesem Betriebszustand über das Getriebe 16 vom Verbrennungsmotor 10 angetrieben und setzt einen Teil der von diesem erzeugten mechanischen Leistung in elektrische Energie um, die dann in die Batterie 28 eingespeist wird. Um den dadurch verur- sachten Kraftstoffverbrauch so gering wie möglich zu halten, wird bei der Regelung der Aufladung der Batterie 28 nicht nur in konventio- neller Weise deren momentaner Ladezustand berücksichtigt, son- dern darüber hinaus auch die momentane Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, indem an Stelle eines konstanten Sollwerts des La- dezustands ein geschwindigkeitsabhängiger Sollwert verwendet wird,

der zumindest innerhalb gewisser Grenzen mit zunehmender Fahrt- geschwindigkeit erniedrigt wird.

Durch diese Art der Regelung kann die momentane kinetische Ener- gie des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden, die zum Teil in elektri- sche Energie umgesetzt wird und zur Aufladung der Batterie 28 aus- genutzt werden kann, wenn das Kraftfahrzeug das nächste Mal ab- gebremst wird. Da eine solche Abbremsung im Allgemeinen inner- halb einer nicht zu langen Zeitspanne erfolgt, kann durch die ge- schwindigkeitsabhängige Absenkung des Sollwerts des Ladezu- stands eine vollständige Aufladung der Batterie 28 bis zu diesem Zeitpunkt verzögert werden. Da die vollständige Aufladung der Batte- rie 28 dann mit Hilfe der beim Bremsen zurückgewonnenen kineti- schen Energie anstatt mit Hilfe eines Teils der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 10 erfolgt, kann Energie und damit Kraftstoff eingespart und die Belastung der Umwelt verringert werden.

Der geschwindigkeitsabhängige Sollwert des Ladezustands wird vom Laderegler 26 vorgegeben, der zum Beispiel einen Mikrocomputer enthält, von dem der Sollwert unter Verwendung der vom Bordcom- puter 24 übermittelten, gewöhnlich in digitaler Form auf einem Fahr- zeugbus zur Verfügung stehenden momentanen Fahrtgeschwindig- keit vist und einer im Mikrocomputer gespeicherten, von der Fahrtge- schwindigkeit abhängigen Sollwert-Kennlinie berechnet wird.

Zwei derartige, von der Fahrtgeschwindigkeit abhängige Sollwert- Kennlinien sind in Figur 2 und 3 beispielhaft dargestellt. Während bei der in Figur 2 dargestellten Kennlinie der Sollwert des Ladezustands (SOCSOn) über der Fahrtgeschwindigkeit v in einem vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich zwischen Stillstand (vo) und einer Ober-

grenze (vi) linear absinkt und dann konstant gehalten wird, um eine durch die Batterie 28 und für den Kaltstart erforderliche Untergrenze des Ladezustands SOCmin nicht zu unterschreiten, bleibt er bei der Figur 3 dargestellten Kennlinie bis zu einer vorgegebenen Mindest- geschwindigkeit Vmin konstant und sinkt dann bis zur maximalen Fahrtgeschwindigkeit Vmax mit zunehmender Steigung ab, bleibt da- bei jedoch oberhalb der Grenze SOCm ;".

Bei beiden Kennlinien entspricht die Differenz zwischen dem jeweili- gen geschwindigkeitsabhängigen Sollwert SOCson (v) und einem in unterbrochenen Linien in das Diagramm eingezeichneten konstanten konventionellen Sollwert SOCsollk demjenigen Anteil der kinetischen Energie, der beim Abbremsen von der momentanen Fahrtgeschwin- digkeit Vist bis zum Stillstand zurückgewonnen und in Form von elekt- rischer Energie in die Batterie 28 eingespeist werden kann. Falls die Aufladung der Batterie 28 beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs aus irgendwelchen Gründen unterbleibt, erfolgt die Aufladung in der Re- gel unmittelbar im Anschluss daran mit Hilfe der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 10.

Mit dem beschriebenen Verfahren kann eine grobe Vorhersage des zukünftigen Energieflusses vorgenommen und somit in vielen Fällen eine unnötige Aufladung der Batterie 28 vermieden werden. Jedoch sollte aus dem zuletzt genannten Grund bei jedem Energieüberan- gebot nicht auf eine Aufladung der Batterie 28 verzichtet werden, auch wenn SOC > SOCsOll.

Die erfindungsgemäße Ladezustandregelung ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen einsetzbar, kann jedoch auch bei Lokomotiven mit Hybridantrieb eingesetzt werden. Grundsätzlich eignet sich das er-

findungsgemäße Verfahren, für alle Hybridfahrzeugkonzepte, zum Beispiel auch solche, die neben der Elektromaschine 12 eine weitere Elektromaschine umfassen. Darüber hinaus kann das erfindungsge- mäße Verfahren nicht nur allein sondern auch in Kombination mit anderen Verfahren zur Ladezustandsregelung eingesetzt werden.