Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Lenken von Energieflüssen in einem Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem elektrischen Motor zum Antrieb des Hybridfahrzeugs, sowie ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Steuersystem.

In einem Hybridfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Batterie stehen prinzipiell zwei Energiequellen zum Antrieb des Hybridfahrzeugs zur Verfügung. Solange ausreichend Kraftstoff im Tank für die Verbrennungskraftmaschine sowie der Ladezustand der Batterie ausreichend hoch ist, könnte frei gewählt werden, ob das Fahrzeug rein elektrisch angetrieben wird, oder lediglich mithilfe des Kraftstoffs, wobei auch Mischformen denkbar sind und insbesondere die Verbrennungskraftmaschine zum Erzeugen elektrischer Leistung für das Aufladen der Batterie verwendet werden kann. Zur Reduktion von Emissionen bei der Verbrennung des Kraftstoffs wird typischerweise bevorzugt zumindest so lange hauptsächlich oder vollständig elektrische Energie der Batterie zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet, wie diese Batterie einen ausreichend hohen Ladezustand aufweist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die elektrische Energie der Batterie, welche typischerweise für den Antrieb primär mit hoher Spannung zur Verfügung steht, mit niedrigerer Spannung (typischerweise 12 V) für Nebenaggregate des Fahrzeugs wie Steuersysteme, Temperatur-Regelungssysteme und andere Hilfssysteme wie elektrische Fensterheber verwendet wird.

Im Stand der Technik sind Methoden bekannt, um die Verteilung der Energie der Batterie und der Energie aus der Verbrennungskraftmaschine möglichst optimal zu gestalten. Hierzu betrifft die WO 2017/148814 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Hybridfahrzeuges mit einem Elektroantrieb und mit einem Verbrennungsmotor, bei dem ein spezieller Modus durch Betätigung eines definierten Bedienelements aktivierbar ist, bei dem eine Sonder-Antriebs-Betriebsstrategie für den Verbrennungsmotor bei ausgeschaltetem Elektroantrieb ausgelöst wird, durch die ein erhöhter Ladegradient erreicht wird, sofern der aktuelle Ladezustand unterhalb eines Wunsch-Ladezustands oder zumindest unterhalb einer unteren Toleranzschwelle im Hinblick auf einen Wunsch-Ladezustand liegt.

Liegt beispielsweise hierbei der aktuelle Ladezustand oberhalb eines Wunsch- Ladezustands oder zumindest oberhalb einer oberen Toleranzschwelle, ist elektrisches Fahren erlaubt. Liegt der aktuelle Ladezustand unterhalb einer oberen Toleranzschwelle und oberhalb einer unteren Toleranzschwelle, wird vorzugsweise die Antriebsstrategie aktiviert und teilweise elektrisches Fahren erlaubt. Ein Wunsch-Ladezustand des Energiespeichers ist durch den Fahrer konfigurierbar.

Während, wie oben erwähnt, zur möglichst großen Vermeidung von Emissionen primär die Batterie in ihren hohen Ladezuständen dazu verwendet wird, um den größten Teil der Antriebsleistung des Hybridfahrzeugs zu liefern, ist wegen der oben erwähnten weiteren Funktion der elektrischen Versorgung einer solchen Hochvolt-Batterie von Nebenaggregaten mit niederer Spannung sowie aus Sicherheitsgründen eine vollständige Entladung der Batterie unerwünscht. Aus diesem Grund wird typischerweise die Verbrennungskraftmaschine dazu verwendet, die Batterie in einem vorgegebenen Bereich zwischen einem niedrigeren und einem höheren Ladezustand zu halten. Sinkt beispielsweise der Ladezustand unter einen Grenzwert, wird die Batterie bis zu einem darüber liegenden Grenzwert wieder aufgeladen, und der Zyklus kann sich wiederholen. Wird jedoch im Hybridfahrzeug der Kraftstoff knapp, so würde nach diesem Vorgehen trotzdem ein Teil des Treibstoffs dazu verwendet, die Batterie nicht unter den somit vorgegebenen kleinsten Ladezustand der Batterie fallen zu lassen, sondern diese durch Aufladen in einem gewissen Ladezustand-Band zu halten.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die energetische Verteilung zwischen der Energie aus der Batterie und der Verbrennungskraftmaschine bei knapp werdendem Kraftstoff der Verbrennungskraftmaschine so zu optimieren, dass die Reichweite des Hybridfahrzeugs vergrößert wird.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Lenken von Energieflüssen in einem Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem elektrischen Motor zum Antrieb des Hybridfahrzeugs, wobei das Steuersystem dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand eines Tanks mit Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine oberhalb eines vorgegebenen Limits elektrische Energie aus einer Batterie mit einer hochstzulässigen Leistung von einem maximalen Ladezustand der Batterie durch Entladung der Batterie bis hin zu einem ersten Grenzwert bezüglich des Ladezustands der Batterie zum elektrischen Motor für den Antrieb des Hybridfahrzeugs zu leiten, und für einen Ladezustand der Batterie zwischen dem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert unterhalb des ersten Grenzwerts mit abnehmender Leistung zum elektrischen Motor zu leiten, und beim Unterschreiten eines dritten Grenzwerts bezüglich des Ladezustands der Batterie mittels der Verbrennungskraftmaschine erzeugte elektrische Leistung der Batterie zum Aufladen insbesondere bis zum Erreichen des ersten Grenzwerts zuzuführen, und wobei das Steuersystem dazu ausgeführt ist, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits die Vorgehensweise für einen Füllstand oberhalb des vorgegebenen Limits auszuführen, jedoch mit zumindest einer der folgenden Maßnahmen:

- Herabsetzung des dritten Grenzwerts zu niedrigeren Ladezuständen;

- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung für das Aufladen und/oder für das Entladen der Batterie, insbesondere bei einem Ladezustand der Batterie zwischen dem ersten Grenzwert und dem dritten Grenzwert oder zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert;

- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie für eine Temperaturregelung der Batterie;

- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie für eine Temperaturregelung der Fahrgastzelle des Hybridfahrzeugs;

- Anpassung der relativen Lage des ersten und zweiten Grenzwertes;

- Verlegung des dritten Grenzwerts von der ursprünglichen Lage zwischen dem ersten und zweiten Grenzwert auf einen Ladezustand an oder unterhalb des zweiten Grenzwerts;

- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung beim Entladen der Batterie abhängig von einer gegenüber einem Standardwert herabgesetzten zulässigen Temperatur der Batterie.

Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass die Reichweite eines Hybridfahrzeugs in Fällen von niedrigeren Füllständen des Tanks mit Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine des Hybridfahrzeugs erheblich gesteigert wird. Während dies zwar zulasten des Komforts für den Fahrer des Fahrzeugs in der Fahrgastzelle gehen kann, oder auch sich geringfügig negativ auf die Lebensdauer der Batterie oder auch auf die verfügbare Leistung des Hybridfahrzeugs beispielsweise bei Beschleunigungsvorgängen oder maximal erreichbaren Geschwindigkeiten auswirken kann, kann ein Liegenbleiben des Hybridfahrzeugs vorteilhaft hinausgezögert werden, sodass die nächste Tankstelle oder nächstliegende Ladestation noch erreicht werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der dritte Grenzwert bezüglich des Ladezustands der Batterie zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Steuersystem eine Interaktionseinheit auf, wobei die Interaktionseinheit dazu ausgeführt ist, die jeweilige Maßnahme einem Fahrer des Hybridfahrzeugs anzuzeigen und die jeweilige Maßnahme nur auf eine Bestätigung des Fahrers des Hybridfahrzeugs an der Interaktionseinheit hin auszuführen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits alle Maßnahmen auszuführen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, bei einem Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits die Maßnahmen nur dann auszuführen, wenn der Ladezustand der Batterie unterhalb eines vierten Grenzwerts liegt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der vierte Grenzwert gleich dem dritten Grenzwert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, den vierten Grenzwert abhängig von einer aktuell vorgegebenen Route und der notwendigen elektrischen Energie aus der Batterie für ein Erreichen eines Ziels der vorgegebenen Route so zu ermitteln, dass ein Ladezustand der Batterie am vierten Grenzwert zur Erreichung des Ziels ausreichend ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, die angewendeten Maßnahmen dynamisch auszuführen, d. h. laufend abhängig von einem jeweils aktuellen Fahrzeugzustand und/oder einem Ladezustand der Batterie und/ oder einem Füllstand des Tanks und/oder abhängig von einer geplanten Route des Hybridfahrzeugs anzupassen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuersystem dazu ausgeführt, die Zahl der Ausführungen zumindest der Maßnahme "Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie für eine Temperaturregelung der Batterie " zu ermitteln und abzuspeichern, und nach dem Erreichen einer vorgegebenen Grenze der Zahl die weitere Ausführung zumindest dieser Maßnahme zu verhindern und/oder dem Fahrer des Fahrzeugs eine Warnmeldung auszugeben. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem Steuersystem wie oben und im Folgenden beschrieben.

Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Hybridfahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Steuersystem vorstehend gemachten Ausführungen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

Fig. 1: Ein Hybridfahrzeug mit einem Steuersystem zum Lenken von Energieflüssen in dem Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2: Ein Leistungs-Ladezustands-Diagramm der Batterie des Hybridfahrzeugs gemäß einer Vorgehensweise für höhere Kraftstofffüllstände.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

Fig. 1 zeigt ein Hybridfahrzeug 3 mit einem Steuersystem 1 zum Lenken von Energieflüssen in dem Hybridfahrzeug 3. Das Hybridfahrzeug 3 weist eine mit Benzin als Kraftstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine 5 und einen elektrischen Motor 7 zum Antrieb des Hybridfahrzeugs 3 auf. Liegt der Füllstand des Kraftstoff-Tanks für die Verbrennungskraftmaschine 5 oberhalb eines vorgegebenen Limits von 10% Füllstand, arbeitet das Steuersystem 1 mit folgender Vorgehensweise, die in der Fig. 2 dargestellt ist: Elektrische Energie wird aus einer Batterie 9 mit einer absolut gesehen hochstzulässigen Leistung von einem maximalen Ladezustand der Batterie 9 durch Entladung der Batterie 9 bis hin zu einem ersten Grenzwert A (siehe Fig. 2) bezüglich des Ladezustands der Batterie 9 zum elektrischen Motor 7 für den Antrieb des Hybridfahrzeugs 3 zu geleitet, und für einen Ladezustand der Batterie 9 zwischen dem ersten Grenzwert A und einem zweiten Grenzwert B unterhalb des ersten Grenzwerts A mit abnehmender Leistung zum elektrischen Motor 7 geleitet. Dies ist in der Fig. 2 dargestellt, wobei dort eine horizontale Achse ,SoC‘ (= „State of Charge“, = Ladezustand der Batterie) und eine vertikale Achse ,P‘ (elektrische Leistung beim Entladen oder Aufladen der Batterie) ein Diagramm für die Entladung bzw. Aufladung der Batterie 9 definieren. Beim Unterschreiten eines dritten Grenzwerts C bezüglich des Ladezustands der Batterie 9 wird dagegen mittels der Verbrennungskraftmaschine 5 erzeugte elektrische Leistung der Batterie 9 zum Aufladen insbesondere bis zum Erreichen des ersten Grenzwerts A zugeführt. Oberhalb der horizontalen Achse ,SoC‘ ist die Leistung P daher positiv definiert, das heißt, dass die Batterie 9 zunächst entladen wird. Ist die Batterie soweit vom maximalen Ladezustand D kommend entladen, dass der Punkt C erreicht wird, wird jedoch die Batterie 9 wieder bis zum Erreichen des Ladezustands an Punkt A aufgeladen. Das Steuersystem 1 kann jedoch nach entsprechender Bestätigung an einer Interaktionseinheit 11 durch den Fahrer des Hybridfahrzeugs 3 diese Vorgehensweise modifizieren: Liegt der Füllstand des Tanks unterhalb des vorgegebenen Limits, wird dem Fahrer des Hybridfahrzeugs 3 angeboten, zumindest eine der folgenden Maßnahmen auszuführen, die er einzeln auswählen kann:

- Herabsetzung des dritten Grenzwerts C zu niedrigeren Ladezuständen;

- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung für das Aufladen und/oder für das Entladen der Batterie 9, insbesondere bei einem Ladezustand der Batterie 9 zwischen dem ersten Grenzwert A und dem dritten Grenzwert C oder zwischen dem ersten Grenzwert A und dem zweiten Grenzwert B;

- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie 9 für eine Temperaturregelung der Batterie 9;

- Herabsetzung oder vollständige Unterlassung der Verwendung elektrischer Energie der Batterie 9 für eine Temperaturregelung der Fahrgastzelle des Hybridfahrzeugs 3;

- Anpassung der relativen Lage des ersten A und zweiten Grenzwertes B;

- Verlegung des dritten Grenzwerts C von der ursprünglichen Lage zwischen dem ersten und zweiten Grenzwert auf einen Ladezustand an oder unterhalb des zweiten Grenzwerts;

- Herabsetzung der hochstzulässigen elektrischen Leistung beim Entladen der Batterie 9 abhängig von einer gegenüber einem Standardwert herabgesetzten zulässigen Temperatur der Batterie 9.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.

Bezugszeichenliste

I Steuersystem 3 Hybridfahrzeug

5 Verbrennungskraftmaschine

7 elektrischer Motor

9 Batterie

I I Interaktionseinheit