DE102012210916A1

DE102012210916A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102012210916A1
Application number: DE201210210916
Authority: DE
Inventors: Hartmut Warth; Yves Challand; Manfred Weiffen; Mario Reiber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges mit den folgenden Verfahrensschritten: Ermitteln eines aktuellen Ladezustands eines elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges; Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers derart, dass die elektrische Maschine stets mit maximalen negativen Antriebsmoment antreibbar ist und die dabei erzeugte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist; und Rekuperieren von Energie durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment während des Fahrens einer Fahrstrecke und Laden des Energiespeichers mit der Rekuperationsenergie. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges.
Stand der Technik
Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeug beinhalten eine elektrische Maschine, mittels welcher das Fahrzeug antreibbar oder bremsbar ist. Die elektrische Maschine ist demzufolge dazu ausgebildet, ein positives Antriebsmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeuges und einen negatives Antriebsmoment zum Bremsen des Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen. Bei dem Bereitstellen von einem negativen Antriebsmoment wird Bremsenergie in elektrische Energie gewandelt und zumeist in einem elektrischen Energiespeicher gespeichert. Die elektrische Maschine wirkt daher als ein elektrischer Generator, welcher die Bremsenergie des Kraftfahrzeuges rekuperiert.
Der Stellbereich des Antriebsmoments der elektrischen Maschine ist veränderlich und umfasst einen großen negativen Bereich, d.h. die elektrische Maschine kann das Fahrzeug in Abhängigkeit des eingestellten negativen Antriebsmoments kontrolliert Bremsen bzw. eine Beschleunigung verhindern.
Falls jedoch der Energiespeicher für die elektrische Maschine bereits vollständig geladen ist, kann nicht mehr der gesamte Stellbereich des negativen Antriebsmoments zur Verfügung gestellt werden, da der elektrische Energiespeicher keine Energie mehr aufnehmen kann. Dies führt dazu, dass der Stellbereich des negativen Antriebsmoments eingeschränkt wird, sodass das Fahrzeug nicht mehr mit dem maximalen negativen Antriebsmoment abbremsbar ist.
Dies führt dazu, dass die Bremsleistung ausschließlich von der Bremse des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt werden muss, was die Kosten zur Instandhaltung des Fahrzeuges signifikant erhöht. Ferner kommt es auch zu einer Gefährdung der Insassen des Fahrzeuges, da bei einem Defekt der Bremse das Fahrzeug nicht mehr abbremsbar ist.
Ein weiteres Problem entsteht, wenn während einer Fahrt des Fahrzeuges der Stellbereich der elektrischen Maschine aufgrund eines vollständig geladenen Energiespeichers eingeschränkt wird, sodass sich das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges ändert und zu Irritationen beim Fahrzeugführer führt.
Die EP 2 327 598 A1 beschreibt ein Verfahren zur Anpassung eines vorgegebenen Soll-Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, bei welchem der Wert des Soll-Ladezustands in Abhängigkeit einer Bergauffahrt oder Bergabfahrt angepasst wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 zur Verfügung.
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges mit den folgenden Verfahrensschritten: Ermitteln eines aktuellen Ladezustands eines elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges; Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers derart, dass die elektrische Maschine stets mit maximalen negativen Antriebsmoment antreibbar ist und die dabei erzeugte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist; und Rekuperieren von Energie durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment während des Fahrens einer Fahrstrecke und Laden des Energiespeichers mit der Rekuperationsenergie.
Ferner wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt, mit einer ersten Ermittlungseinrichtung, welche ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges zu ermitteln; mit eine Anpasseinrichtung, welche ausgebildet ist, den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers derart anzupassen, dass die elektrische Maschine stets mit maximalen negativen Antriebsmoment antreibbar ist und die dabei erzeugte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist; und mit einer Rekuperationseinrichtung, welche ausgebildet ist, Rekuperationsenergie durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativen Antriebsmoment während des Fahrens der festgelegten Fahrstrecke zu rekuperieren, und mit einer Ladeeinrichtung, welche ausgebildet ist, den Energiespeicher mit der Rekuperationsenergie zu laden.
Vorteile der Erfindung:
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, den Ladezustand eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeuges mit einer elektrischen Maschine derart anzupassen, dass die elektrische Maschine, welche zum Rekuperieren von Bremsenergie ausgebildet ist, stets das maximale negative Antriebsmoment zur Verfügung stellen kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich das Fahrverhalten, z. B. während einer Bergabfahrt, nicht ändert. Mit anderen Worten wird der Ladezustand des Energiespeichers in Hinblick auf das negative Antriebsmoment der elektrischen Maschine angepasst.
Ferner wird die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht, da stets der maximale negative Momentenstellbereich zur Verfügung gestellt werden kann, und die Bremsleistung des Kraftfahrzeuges nicht ausschließlich von der Bremse zur Verfügung gestellt werden muss. Ferner steigert die vorliegende Erfindung den Komfort der Fahrzeuginsassen, da sich das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs nicht ändert und den Fahrer oder die Fahrzeuginsassen nicht irritiert.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges mit den folgenden Verfahrensschritten zur Verfügung gestellt: Ermitteln eines aktuellen Ladezustands eines elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges; Festlegen einer zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges; Ermitteln einer Menge an Rekuperationsenergie, welche auf der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment rekuperierbar ist; Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers derart, dass die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist; und Rekuperieren der ermittelten Menge an Rekuperationsenergie durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativen Antriebsmoment während des Fahrens der festgelegten Fahrstrecke und Laden des Energiespeichers mit der Rekuperationsenergie.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird des Weiteren eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt, mit einer ersten Ermittlungseinrichtung, welche ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges zu ermitteln; mit einer Festlegeinrichtung, welche ausgebildet ist, eine zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges festzulegen; mit einer zweiten Ermittlungseinrichtung, welche ausgebildet ist, eine Menge an Rekuperationsenergie, welche auf der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment rekuperierbar ist, zu ermitteln mit eine Anpasseinrichtung, welche ausgebildet ist, den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers derart anzupassen, dass die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist; und mit einer Rekuperationseinrichtung, welche ausgebildet ist, die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativen Antriebsmoment während des Fahrens der festgelegten Fahrstrecke zu rekuperieren, und mit eine Ladeeinrichtung, welche ausgebildet ist, den Energiespeicher mit der Rekuperationsenergie zu laden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers mittels einer Verringerung des Wirkungsgrades der elektrischen Maschine beim Antreiben des Kraftfahrzeuges durch die elektrische Maschine. Beispielsweise kann die elektrische Maschine derart angesteuert werden, dass sich der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine um 1 bis 70 % verringert. Ist die elektrische Maschine beispielsweise als Drehstrommaschine ausgebildet, können beispielsweise die Spulen zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes derart zeitlich versetzt angesteuert werden, sodass sich die Leistung und der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine verringern. Auch kann diese Verminderung des Wirkungsgrades dadurch erfolgen, dass zusätzliche elektrische Leistungswiderstände den Spulen parallel und/oder in Reihe geschaltet werden. Die dabei entstehende Wärme kann mittels Vorrichtungen zur Abfuhr von Wärme abgeführt werden. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Vorrichtungen zur Abfuhr von Wärme in jedem Kraftfahrzeug mit elektrischer Maschine bereits vorhanden sind und dadurch keine zusätzlichen Kosten entstehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers durch Einschalten einer Klimaanlage, einer Heizung und/oder eines Kühlsystems des Kraftfahrzeuges. Auf diese Weise kann das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers auf sehr einfache Weise erfolgen, da diese Vorrichtungen bereits in dem Kraftfahrzeug installiert sind, und somit keine Umrüstungsmaßnahmen bei der Einrichtung des Verfahrens oder der Vorrichtung notwendig sind. Ferner kann auf diese Weise das Anpassen derart erfolgen, dass die Fahrzeuginsassen und der Fahrzeugführer nichts von dem Anpassschritt des Ladezustands des Energiespeichers bemerken.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers durch eine Zwischenspeicherung der Energie in einem zweiten Energiespeicher, welcher in dem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Der Zweite Energiespeicher, kann ebenso wie der erste Energiespeicher, als Akkumulator, z.B. als Li-Ion-Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator, Lithium-Polymer-Akkumulator, Lithium-Mangan-Akkumulator, Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator, Lithium-Eisen-Yitrium-Phosphat-Akkumulator, Lithium-Titanat-Akku, Lithium-Schwefel-Akkumulator, Lithium-Metall-Polymer-Akku, Natrium-Nickelchlorid-Hochtemperatur-Batterie, Natrium-Schwefel-Akkumulator, Nickel-Cadmium-Akku, Nickel-Eisen-Akku, Nickel-Wasserstoff-Akkumulator, Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Nickel-Zink-Akkumulator, Bleiakku, Silber-Zink-Akku, Vanadium-Redox-Akkumulator und/oder Zink-Brom-Akku ausgebildet sein. Auch können der Energiespeicher und der zweite Energiespeicher als Schwungrad, Kondensator, supraleitende Spule und/oder als Druckluftspeicher ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Maschine als Drehfeldmaschine oder als Kommutatormaschine ausgebildet. Die Art der elektrischen Maschine kann je nach Anwendungsgebiet und Fahrzeugtyp auf die jeweiligen Bedingungen angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers durch eine Senkung einer Kühlmitteltemperatur einer Leistungselektronik des Kraftfahrzeuges mittels einer Kühleinrichtung. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Leistungselektronik erhöht werden, was eine Senkung der Betriebskosten des Kraftfahrzeuges zur Folge hat.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers durch eine Aufwärmung des Energiespeichers mittels einer Energiespeicherheizeinrichtung. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad und die Leistung des elektrischen Energiespeichers erhöht werden. Dies trägt zu einer Kostenersparnis beim Betrieb des Kraftfahrzeuges bei.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers durch eine gezielte Ansteuerung von elektrischen Kleinverbrauchern. Z. B. werden zum Anpassen des Ladezustands des Kraftfahrzeuges die Beleuchtung des Kraftfahrzeuges, die Heckscheibenheizung, die Sitzheizung, die Lüftung usw. angesteuert und mit elektrischer Energie versorgt. Die Anpasseinrichtung entscheidet dabei welche Verbraucher im Kraftfahrzeug angesteuert werden sollen, um den Energiespeicher in einem vorherbestimmten Zeitintervall derart zu entladen, sodass die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie vollständig von dem Energiespeicher speicherbar ist, sodass stets das maximale negative Antriebsmoment zur Verfügung gestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Menge an Rekuperationsenergie auf der Basis von GPS-Daten. Hierfür ist eine zweite Ermittlungseinrichtung in dem Fahrzeug vorgesehen, welche ausgebildet, anhand eines vorherbestimmten Berechnungsverfahrens die Menge an Rekuperationsenergie beim Fahren der zu fahrenden Fahrstrecke zu ermitteln. Hierzu ist die zweite Ermittlungseinrichtung mit der Festlegeeinrichtung gekoppelt, um die Daten der zu fahrenden Strecke zu erhalten und zu verwenden. Zur Ermittlung der Menge an Rekuperationsenergie können sowohl der Höhenunterschied zwischen Startpunkt und Zielpunkt der zu fahrenden Fahrstrecke, das Gewicht des Kraftfahrzeuges, die Verkehrslage auf der zu fahrenden Fahrstrecke, die Wetterbedingungen und/oder die Fahrweise des Fahrzeugführers herangezogen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Ermittlungseinrichtung, die Festlegeeinrichtung, die zweite Ermittlungseinrichtung, die Anpasseinrichtung und die Ladeeinrichtung in einer zentralen Steuereinrichtung des Kraftfahrzeuges integriert. Die zentrale Steuereinrichtung kann z. B. Mikroprozessor, integrierte Schaltung und/oder analoge Schaltung ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die Komplexität der Vorrichtung und des Verfahrens verringert werden, was zu einer Kostenersparnis führt.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein schematisches Flussdiagram einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges;
2 ein schematisches Flussdiagram einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges;
3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges; und
4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges; und
5 eine schematische Darstellung einer zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagram einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges. Im Schritt S1 erfolgt ein Ermitteln eines aktuellen Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges. Im Schritt S2 wird der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers derart anpasst, dass die elektrische Maschine stets mit maximalen negativen Antriebsmoment antreibbar ist und die dabei erzeugte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist. Im Schritt S3 erfolgt ein Rekuperieren von Energie durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment während des Fahrens einer Fahrstrecke und Laden des Energiespeichers mit der Rekuperationsenergie.
2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagram einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges. Im Schritt S1 wird ein aktueller Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges ermittelt. Beispielsweise wird die aktuelle zur Verfügung stehende elektrische Spannung des elektrischen Energiespeichers ermittelt. Im Schritt S2 wird eine zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges festgelegt. Beispielsweise wird die zu fahrende Strecke des Kraftfahrzeuges mittels eines Navigationsgerät festgelegt. Im Schritt S3 erfolgt der Schritt des Ermittelns einer Menge an Rekuperationsenergie, welche auf der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment rekuperierbar ist. Beispielsweise wird die Menge an Rekuperationsenergie, welche auf der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment rekuperierbar ist, über den Höhenunterschied von Startpunkt und Endpunkt der zu fahrendenden Strecke ermittelt. Diese Daten können auf einfache Weise mittels GPS-Daten oder dergleichen ermittelt und erfasst werden. Weitere Einflussfaktoren, welche die Menger an rekuperierbarer Energie bestimmen, wie z. B. das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeuges, Wind, Wetterbedingungen, Verkehr auf der zu fahrenden Strecke usw. können in diesen Ermittlungsschritt mit einfließen.
Im Schritt S4 erfolgt ein derartiges Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers, dass die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist. Beispielsweise wird der elektrische Energiespeicher von elektrischen Kleingeräten, welche im Kraftfahrzeug vorgesehen sind, verbraucht. Je nach aktuellem Ladezustand des elektrischen Energiespeichers werden geeignete Kleingeräte angesteuert und eingeschaltet, um den Energiespeicher derart zu entladen, sodass die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher vollständig speicherbar ist. Im Schritt S6 wird der ermittelten Menge an Rekuperationsenergie durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment während des Fahrens der festgelegten Fahrstrecke rekuperiert und der Energiespeicher mit der Rekuperationsenergie geladen.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine 2 eines Kraftfahrzeuges 3. Die Vorrichtung 1 ist innerhalb eines Kraftfahrzeuges 3 angeordnet. Die Vorrichtung 1 zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments der elektrischen Maschine 2 des Kraftfahrzeuges 3 weist eine erste Ermittlungseinrichtung 4 auf, welche ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers 5 des Kraftfahrzeuges 3 zu ermitteln. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Festlegeinrichtung 6, welche ausgebildet ist, eine zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges 3 festzulegen. Die Festlegeeinrichtung 6 ist mit einer zweiten Ermittlungseinrichtung 7 gekoppelt, welche ausgebildet ist, eine Menge an Rekuperationsenergie, welche auf der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges 3 durch Antreiben der elektrischen Maschine 2 mit negativem Antriebsmoment rekuperierbar ist, zu ermitteln.
Ferner ist eine Anpasseinrichtung 8 vorgesehen, welche ausgebildet ist, den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers 5 derart anzupassen, dass die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher 5 vollständig speicherbar ist. Mit der Anpasseinrichtung 8 ist eine Vielzahl von elektrischen Energiesenken 11 gekoppelt, welche die elektrische Energie verbrauchen können. Die elektrischen Energiesenken 11 können beispielsweise als elektrische Kleingeräte, wie z. B. Radio, Klimaanlage, Heckscheibenheizung, Energiespeicherheizeinrichtung, Kühleinrichtung, Sitzheizung usw. ausgebildet sein.
Des Weiteren ist eine Rekuperationseinrichtung 9 mit der elektrischen Maschine 2 gekoppelt, welche ausgebildet ist, die ermittelte Menge an Rekuperationsenergie durch Antreiben der elektrischen Maschine 2 mit negativen Antriebsmoment während des Fahrens der festgelegten Fahrstrecke zu rekuperieren. Die Rekuperationseinrichtung 9 kann in der elektrischen Maschine 2 integriert sein, oder die Rekuperationseinrichtung 9 kann einstückig mit der elektrischen Maschine 2 ausgebildet sein. Ferner ist eine Ladeeinrichtung 10 vorgesehen, welche ausgebildet ist, den Energiespeicher 5 mit der Rekuperationsenergie zu laden.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges 3. In dieser sind die erste Ermittlungseinrichtung 4, die Festlegeeinrichtung 6, die zweite Ermittlungseinrichtung 7, die Anpasseinrichtung 8 und die Ladeeinrichtung 10 in einer zentralen Steuereinrichtung 12 des Kraftfahrzeuges integriert. Die zentrale Steuereinrichtung 12 kann beispielsweise mit einem Bussystem des Kraftfahrzeuges 3 gekoppelt sein, und mit den anderen Systemkomponenten des Kraftfahrzeuges interagieren. Des Weiteren sind mit der zentralen Steuereinrichtung 12 die elektrische Maschine 2 mit Rekuperationseinrichtung 9, der Energiespeicher 5 und die Verbraucher 11 gekoppelt. Außerdem kann auch ein zweiter Energiespeicher mit der zentralen Steuereinrichtung 12 gekoppelt sein.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges 3. Der Startpunkt der Fahrstrecke ist mit A bezeichnet und das Ziel der Fahrstrecke ist mit B bezeichnet. Am Startpunkt P1 der Fahrstrecke erfolgen die folgenden Verfahrensschritte: Ermitteln des aktuellen Ladezustands des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges; Festlegen der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges; Ermitteln der Menge an Rekuperationsenergie, welche auf der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment rekuperierbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Anpassen des Ladezustands des Energiespeichers über die gesamte Strecke zwischen den Punkten A und B gleichmäßig erfolgen. Der Ladezustand des Energiespeichers wird dabei während der Fahrt des Kraftfahrzeuges 3 kontinuierlich derart angepasst, dass die elektrische Maschine stets das maximale negative Antriebsmoment zur Verfügung stellen kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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

EP 2327598 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoment einer elektrischen Maschine (2) eines Kraftfahrzeuges (3) mit den folgenden Verfahrensschritten: S1) Ermitteln eines aktuellen Ladezustands eines elektrischen Energiespeicher (5) des Kraftfahrzeuges (3); S2) Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers (5) derart, dass die elektrische Maschine stets mit maximalen negativen Antriebsmoment antreibbar ist und die dabei erzeugte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher (5) vollständig speicherbar ist; und S3) Rekuperieren von Energie durch Antreiben der elektrischen Maschine (2) mit negativem Antriebsmoment während des Fahrens einer Fahrstrecke und Laden des Energiespeichers (2) mit der Rekuperationsenergie.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: S11) Festlegen einer zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges; S12) Ermitteln einer Menge an Rekuperationsenergie, welche auf der zu fahrenden Fahrstrecke des Kraftfahrzeuges durch Antreiben der elektrischen Maschine mit negativem Antriebsmoment rekuperierbar ist;
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers (5) mittels einer Verringerung des Wirkungsgrades der elektrischen Maschine (2) beim Antreiben des Kraftfahrzeuges (3) durch die elektrische Maschine (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers (5) durch Einschalten einer Klimaanlage, einer Heizung und/oder eines Kühlsystems des Kraftfahrzeuges erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers (5) durch eine Senkung einer Kühlmitteltemperatur einer Leistungselektronik des Kraftfahrzeuges (3) mittels einer Kühleinrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Menge an Rekuperationsenergie auf der Basis von GPS-Daten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers (5) durch eine Aufwärmung des Energiespeichers (5) mittels einer Energiespeicherheizeinrichtung erfolgt.
Vorrichtung (1) zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine (2) eines Kraftfahrzeuges (3), mit einer ersten Ermittlungseinrichtung (4), welche ausgebildet ist, einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers (5) des Kraftfahrzeuges (3) zu ermitteln; mit eine Anpasseinrichtung (8), welche ausgebildet ist, den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers (5) derart anzupassen, dass die elektrische Maschine stets mit maximalen negativen Antriebsmoment antreibbar ist und die dabei erzeugte Menge an Rekuperationsenergie von dem Energiespeicher (5) vollständig speicherbar ist; und mit einer Rekuperationseinrichtung (9), welche ausgebildet ist, Rekuperationsenergie durch Antreiben der elektrischen Maschine (2) mit negativen Antriebsmoment während des Fahrens der festgelegten Fahrstrecke zu rekuperieren, und mit einer Ladeeinrichtung (10), welche ausgebildet ist, den Energiespeicher (5) mit der Rekuperationsenergie zu laden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (5) als Kondensator, Doppelschichtkondensator, Schwungrad, Druckluftspeicher, Brennstoffzelle und/oder elektrischer Akkumulator ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ermittlungseinrichtung (4), die Festlegeeinrichtung (6), die zweite Ermittlungseinrichtung (7), die Anpasseinrichtung (8) und die Ladeeinrichtung (10) in einer zentralen Steuereinrichtung (12) des Kraftfahrzeuges (3) integriert sind.