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WO2012010345A1 - Verfahren zur zustandsüberwachung von antriebssystemen, batterie mit einem modul zur zustandsüberwachung sowie ein kraftfahrzeug mit einer entsprechenden batterie - Google Patents

Verfahren zur zustandsüberwachung von antriebssystemen, batterie mit einem modul zur zustandsüberwachung sowie ein kraftfahrzeug mit einer entsprechenden batterie Download PDF

Info

Publication number
WO2012010345A1
WO2012010345A1 PCT/EP2011/058228 EP2011058228W WO2012010345A1 WO 2012010345 A1 WO2012010345 A1 WO 2012010345A1 EP 2011058228 W EP2011058228 W EP 2011058228W WO 2012010345 A1 WO2012010345 A1 WO 2012010345A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
internal combustion
power value
combustion engine
power
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/058228
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Boehm
Stefan Wickert
Original Assignee
Sb Limotive Company Ltd.
Sb Limotive Germany Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sb Limotive Company Ltd., Sb Limotive Germany Gmbh filed Critical Sb Limotive Company Ltd.
Priority to EP11721295.1A priority Critical patent/EP2595850A1/de
Priority to US13/810,383 priority patent/US8989933B2/en
Priority to CN201180035297.XA priority patent/CN103003119B/zh
Publication of WO2012010345A1 publication Critical patent/WO2012010345A1/de

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    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93—Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to a method for condition monitoring of drive systems, a battery with a module for condition monitoring and a motor vehicle with a corresponding battery, which are particularly useful to drive systems in hybrid vehicles with particular
  • Hybrid vehicles combine different drive types, for example
  • OBD onboard diagnostics
  • Electric motor and the associated battery thus have a direct influence on the exhaust emission of the vehicle and must therefore be monitored with.
  • the monitoring limit is set such that it is signaled when the exhaust gases are deteriorated by a predetermined factor in relation to a defined test cycle.
  • the published patent application DE 10 2005 040 783 A1 discloses a method for controlling a vehicle drive unit, wherein the drive unit comprises at least two individual motors. According to the in
  • a total actual torque is calculated from the individual actual moments of the at least two individual motors and compared with a permissible total torque.
  • a drive system comprises at least one
  • the at least one electric motor is connected to at least one battery or other electrical storage or generator, for example Powercaps or
  • Fuel cells connected as an energy source or connectable.
  • the battery is preferably a traction battery.
  • Invention determined at least a second power value, which indicates which power the at least one battery must provide.
  • a preferred embodiment provides that the at least one first power value is determined by a motor management and / or the at least one second power value is determined by a battery management system. According to the invention, it is further provided that the at least one first is compared with the at least one second power value in order to monitor the state of the drive system, and that the drive system is controlled as a function of the comparison result.
  • the at least one first power value may be a power value calculated in advance or one actually during the driving operation by the engine management
  • the exhaust gases emitted by the internal combustion engine are taken into account when determining the at least one first power value.
  • Performance value which means that the legally prescribed values for exhaust emissions are not exceeded.
  • the at least one second power value is then that which indicates what power must be provided by the at least one battery in order to realize the desired (total) engine power.
  • Another aspect of the present invention is to take action when the comparison of the power values reveals that the power provided by the battery is insufficient to achieve the desired performance
  • (Total) to realize engine performance that is, when the at least one first power value is greater than the at least one second power value.
  • the power of the at least one internal combustion engine reduces and / or the amount of exhaust gases emitted, in particular the amount of exhaust gases, by the reduced support of the
  • Internal combustion engine is additionally ejected by the at least one electric motor is determined. Additionally or alternatively, in one
  • the fault event is stored and / or signaling to the driver that the required energy can not be provided by the battery. It proves to be advantageous if the signaling takes place as a function of the number of stored error events.
  • a counter is incremented if the comparison reveals that the at least one first power value is greater than the at least one second power value. It proves to be advantageous that the counter is increased in dependence on the additionally generated exhaust gases. It is also advantageous if the counter is lowered when the exhaust limits are respected or
  • Exhaust emission with respect to a given driving cycle (test cycle) determined becomes. It proves to be advantageous if the determined amount of exhaust gas, which is additionally ejected by a reduced power supply of the at least one battery, is weighted with the values that describe the operating state of the at least one internal combustion engine, such. As engine temperature, load, speed or the like., To the reference to the driving cycle
  • the at least one first and / or the at least one second power value are determined for at least two different time periods.
  • a preferred embodiment provides, for example, that a power value is determined for a short period of time, for example, to allow rapid load changes, and that a power value is determined for a longer period of time to z. B. to assist the internal combustion engine during prolonged acceleration by the at least one electric motor.
  • the at least one first power value is determined by evaluating a statistic.
  • the statistics relate to a, for example legally prescribed, driving cycle.
  • the amount of exhaust gases is in
  • parameters for example engine temperature, load, speed or the like of the at least one internal combustion engine can be provided.
  • the at least one internal combustion engine is operated without assistance by the at least one electric motor and without power reduction and / or in that the at least one internal combustion engine is operated with the assistance of the at least one electric motor, wherein the at least one electric motor provides only a reduced power.
  • the statistics for the operation of the at least one electric motor assisted by at least one reduced performance electric motor may be established by simulating the reduced performance of the at least one electric motor.
  • the reduced performance can be simulated depending on the state of charge and / or the requested power. Another preferred
  • Embodiment provides that a real battery with reduced performance is used to generate these statistics, the performance parameters are known to the battery management.
  • Another aspect of the invention relates to a battery having a module for condition monitoring of drive systems, wherein the module is set up such that a method for condition monitoring of
  • Drive systems can be executed, wherein at least a first power value for operating the at least one internal combustion engine and at least a second power value for describing the at least one battery provideable power is determined and for monitoring the state of the drive system, the at least one first and the at least one second power value with each other be compared and depending on the
  • the drive system is controlled.
  • the battery is a lithium-ion battery or the battery includes electrochemical cells serving as lithium-ion battery cells
  • Another aspect of the invention relates to a motor vehicle with an electric drive motor and with at least one internal combustion engine for driving the motor vehicle and connected to the electric drive motor or connectable battery according to the invention described in the preceding paragraph aspect.
  • the battery is not limited to such use, but may be used in other electrical systems.
  • a particular advantage of the invention is that a simple method is provided with which in a hybrid system, the battery of the electric motor is monitored for their influence on the exhaust emission of the vehicle.
  • a further advantage of the invention lies in the decoupling of the management for the internal combustion engine from the battery management.
  • Figure 1 is a schematic illustration of an embodiment of the invention with reference to a block diagram.
  • the invention will be described in more detail below with reference to a hybrid drive of a motor vehicle.
  • the exemplary hybrid drive in this case comprises an internal combustion engine 1 16 and an electric motor 1 18.
  • the invention is not limited to the control of such a hybrid engine, but also includes other drive systems, such as those with multiple combustion and / or electric motors or drive systems for other devices ,
  • the battery can also be a supercap or a
  • Fuel cell can be used.
  • FIG. 1 illustrates the components of a drive system 100 according to one exemplary embodiment of the invention.
  • the engine management system 110 calculates the (first) power values A that must at least be provided by the battery system 120 so as not to violate the exhaust gas limit values.
  • the power values A which are calculated in the engine management system 1 10, must be related to a driving cycle relevant for the legal regulations.
  • an exemplary embodiment provides that in the driving cycle a statistic 1 14 is created in which, depending on
  • Engine temperature, load and speed, the exhaust gases of the engine 1 16 are shown.
  • the statistic 1 14 represents three different situations in an exemplary embodiment:
  • the limitation of the performance of the battery 1 12 by an artificial reduction depending on the state of charge of the battery 1 12 and the requested power can be simulated.
  • a real damaged battery 12 can be used.
  • Particularly meaningful statistics 1 14 are obtained when a damaged battery 1 12 is used whose performance limits are known to the battery management 120. Based on these statistics 1 14 then the power limits A, from which a support by the electric motor 1 18 is required, depending on engine temperature, load and speed can be determined.
  • the battery management 120 in turn calculates the (second) maximum power values B that can be represented by the battery 12.
  • the limits for the power values B of the battery 1 12, which can be delivered in the respective state of the battery 1 12, are in one
  • the power values A and B may be divided into, for example, a power which can be called up for a defined short period of time in order to cushion fast load changes and into a power which can be called up for a longer period of time
  • a module 124 for comparing the two power values A and B it is checked whether the power available from the battery 12 is sufficient to support the internal combustion engine 16. If the battery 1 12 is unable to provide the required power, that is, in the case B ⁇ A, then the engine management system 1 10 may respond to it by either one
  • Evaluation unit 126 is detected, this is an indication that the battery system is defective.
  • the driver is notified in this case by a display 130 on it.
  • the power value B can also be compared with the power values C currently requested by the engine management system 1 10 during the driving operation in order to assess the battery condition. If the battery can not represent this power value C, an exemplary embodiment calculates how much additional exhaust gas is generated. Preferably, existing emission models are used for this purpose. In order to set the determined exhaust gas quantity in relation to the test cycle, the determined exhaust gas quantity is weighted with the occurring values of engine temperature, load and / or rotational speed. In another exemplary embodiment it is provided that a counter is incremented depending on the level of the additionally emitted exhaust gases. In compliance with or below the exhaust limits, the counter value is reduced in an exemplary embodiment. If the counter reaches a threshold value, an error memory entry is made. It is also envisaged that with repeated fault entries a signaling, for example by information of the driver, takes place, since such repeated fault entries indicate a damaged or aged battery 1 12.
  • the invention is not limited in its embodiment to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants are conceivable that of the inventive method, the

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von Antriebssystemen, eine Batterie mit einem Modul zur Zustandsüberwachung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterie, welche insbesondere einsetzbar sind, um Antriebssysteme in Hybridfahrzeugen mit besonderer Berücksichtigung der Abgasemission zu steuern. Hierfür wird vorgeschlagen, dass zur Zustandsüberwachung von Antriebssystemen (100), die mindestens einen Verbrennungsmotor (116) und mindestens einen Elektromotor (118) mit mindestens einer Energiequelle umfassen, mindestens ein erster Leistungswert zum Betrieb des mindestens einen Verbrennungsmotors (116) und mindestens ein zweiter Leistungswert zur Beschreibung der von der mindestens einen Energiequelle bereitstellbaren Leistung ermittelt wird und zur Überwachung des Zustands des Antriebssystems (100) der mindestens eine erste und der mindestens eine zweite Leistungswert miteinander verglichen werden und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs das Antriebssystem (100) gesteuert wird. Ferner wird eine Batterie (112) mit einem Modul für eine solche Zustandsüberwachung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batterie (112) vorgeschlagen.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zur Zustandsuberwachunq von Antriebssvstemen, Batterie mit einem Modul zur Zustandsuberwachunq sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterie
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von Antriebssystemen, eine Batterie mit einem Modul zur Zustandsüberwachung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterie, welche insbesondere einsetzbar sind, um Antriebssysteme in Hybridfahrzeugen mit besonderer
Berücksichtigung der Abgasemission zu steuern.
Stand der Technik
Hybridfahrzeuge kombinieren verschiedene Antriebsarten, zum Beispiel
Verbrennungsmotoren und Elektromotoren. Dabei ergänzen sich die
Antriebsarten und gleichen gegenseitig ihre Schwächen aus. Eine Schwäche von Verbrennungsmotoren sind deren Abgase. Diese sind gesetzlich limitiert und müssen während des Fahrbetriebs überwacht werden. Diese Überwachung erfolgt beispielsweise durch Onboard-Diagnose (OBD).
Die Abgase von Verbrennungsmotoren sind vor allem bei dynamischem Betrieb, also schnellen Lastwechseln oder starker Beschleunigung, also hoher Last, schlecht. Dies wird von der Verwendung eines Elektromotors gemildert. Der
Elektromotor und die zugehörige Batterie haben somit einen direkten Einfluss auf die Abgasemission des Fahrzeugs und müssen daher mit überwacht werden. Die Überwachungsgrenze ist dabei derart festgelegt, dass signalisiert wird, wenn die Abgase bezogen auf einen definierten Testzyklus um einen vorgegebenen Faktor verschlechtert werden. Hinsichtlich der Batterie oder des Batteriesystems sind solche Zustände nicht zu ermitteln, und es sind auch keine herkömmlichen Lösungen bekannt, die den Batteriezustand im Zusammenhang mit der
Abgasemission überwachen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 040 783 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeug-Antriebseinheit bekannt, wobei die Antriebseinheit mindestens zwei einzelne Motoren umfasst. Gemäß der in
DE 10 2005 040 783 A1 beschriebenen Lösung wird ein Gesamt-Ist-Moment aus den Einzel-Ist-Momenten der mindestens zwei einzelnen Motoren berechnet und mit einem zulässigen Gesamtmoment verglichen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von Antriebssystemen, insbesondere von Antriebssystemen in Hybridfahrzeugen, bereitgestellt. Ein Antriebssystem umfasst dabei mindestens einen
Verbrennungsmotor und mindestens einen Elektromotor. Der mindestens eine Elektromotor ist mit mindestens einer Batterie oder auch einem sonstigen elektrischen Speicher oder Erzeuger, zum Beispiel Powercaps oder
Brennstoffzellen, als Energiequelle verbunden oder verbindbar. Bei der Batterie handelt es sich vorzugsweise um eine Traktionsbatterie. Erfindungsgemäß wird mindestens ein erster Leistungswert zum Betrieb des mindestens einen
Verbrennungsmotors ermittelt. Außerdem wird gemäß der vorliegenden
Erfindung mindestens ein zweiter Leistungswert ermittelt, der angibt, welche Leistung die mindestens eine Batterie bereitstellen muss. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der mindestens eine erste Leistungswert durch ein Motormanagement und/oder der mindestens eine zweite Leistungswert durch ein Batteriemanagement ermittelt wird. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass der mindestens eine erste mit dem mindestens einen zweiten Leistungswert verglichen wird, um den Zustand des Antriebssystems zu überwachen, und dass das Antriebssystem in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses gesteuert wird.
Bei dem Vergleich des mindestens einen ersten Leistungswerts mit dem mindestens einen zweiten Leistungswert kann es sich bei dem mindestens einen ersten Leistungswert um einen im Voraus berechneten Leistungswert oder um einen tatsächlich während des Fahrbetriebs vom Motormanagement
angeforderten Leistungswert handeln. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Ermittlung des mindestens einen ersten Leistungswertes die durch den Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase berücksichtigt werden.
Insbesondere wird der mindestens eine erste Leistungswert als der
Leistungswert bestimmt, der dazu führt, dass die gesetzlich vorgeschriebenen Werte für die Abgasemission nicht überschritten werden. Der mindestens eine zweite Leistungswert ist dann derjenige, der angibt, welche Leistung durch die mindestens eine Batterie bereitgestellt werden muss, um die gewünschte (Gesamt-)Motorleistung zu realisieren.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, Maßnahmen zu ergreifen, wenn der Vergleich der Leistungswerte ergibt, dass die von der Batterie bereitstellbare Leistung nicht ausreicht, um die gewünschte
(Gesamt-)Motorleistung zu realisieren, das heißt wenn der mindestens eine erste Leistungswert größer ist als der mindestens eine zweite Leistungswert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in einem solchen Falle vorgesehen, dass die Leistung des mindestens einen Verbrennungsmotors reduziert und/oder die Menge der ausgestoßenen Abgase, insbesondere die Menge der Abgase, die durch die verringerte Unterstützung des
Verbrennungsmotors durch den mindestens einen Elektromotor zusätzlich ausgestoßen wird, ermittelt wird. Zusätzlich oder alternativ ist in einer
bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Fehlerereignis gespeichert wird und/oder eine Signalisierung an den Fahrer erfolgt, dass die erforderliche Energie durch die Batterie nicht bereitgestellt werden kann. Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Signalisierung in Abhängigkeit der Anzahl der gespeicherten Fehlerereignisse erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist hierfür vorgesehen, dass ein Zähler heraufgesetzt wird, wenn der Vergleich ergibt, dass der mindestens eine erste Leistungswert größer als der mindestens eine zweite Leistungswert ist. Als vorteilhaft erweist es sich, dass der Zähler in Abhängigkeit der zusätzlich erzeugten Abgase erhöht wird. Es ist weiter von Vorteil, wenn der Zähler herabgesetzt wird, wenn die Abgasgrenzen eingehalten oder
unterschritten werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die
Abgasemission bezüglich eines vorgebbaren Fahrzyklus (Testzyklus) ermittelt wird. Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die ermittelte Abgasmenge, die durch eine verringerte Leistungsbereitstellung der mindestens einen Batterie zusätzlich ausgestoßen wird, mit den Werten gewichtet wird, die den Betriebszustand des mindestens einen Verbrennungsmotors beschreiben, wie z. B. Motortemperatur, Last, Drehzahl oder dergleichen., um den Bezug zu dem Fahrzyklus
herzustellen.
Als vorteilhaft erweist es sich darüber hinaus, wenn der mindestens eine erste und/oder der mindestens eine zweite Leistungswert für mindestens zwei verschiedene Zeitspannen ermittelt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht beispielsweise vor, dass ein Leistungswert für eine kurze Zeitspanne ermittelt wird, um beispielsweise schnelle Lastwechsel zu ermöglichen, und dass ein Leistungswert für eine längere Zeitspanne ermittelt wird, um z. B. den Verbrennungsmotor bei längerer Beschleunigung durch den mindestens einen Elektromotor zu unterstützen.
Ein anderer wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine erste Leistungswert durch Auswertung einer Statistik ermittelt wird.
Vorzugsweise bezieht sich die Statistik auf einen, beispielsweise gesetzlich vorgegebenen, Fahrzyklus. In der Statistik ist die Menge der Abgase in
Abhängigkeit von vorgebbaren Parametern abrufbar. Als solche Parameter können beispielsweise Motortemperatur, Last, Drehzahl oder dergleichen des mindestens einen Verbrennungsmotors vorgesehen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Statistik verschiedene Situationen hinsichtlich der Unterstützung des mindestens einen Verbrennungsmotors durch den mindestens einen Elektromotor berücksichtigt werden. Es kann z. B. vorgesehen sein, dass die Abgaswerte der Statistik ermittelt werden, indem der mindestens eine Verbrennungsmotor mit Unterstützung durch den mindestens einen Elektromotor betrieben wird,
indem der mindestens eine Verbrennungsmotor ohne Unterstützung durch den mindestens einen Elektromotor und ohne Leistungsreduktion betrieben wird und/oder indem der mindestens eine Verbrennungsmotor mit Unterstützung durch den mindestens einen Elektromotor betrieben wird, wobei der mindestens eine Elektromotor nur eine reduzierte Leistung bereitstellt.
Die Statistik für den Betrieb des mindestens einen Elektromotors, der durch mindestens einen Elektromotor mit verringerter Leistungsfähigkeit unterstützt wird, kann erstellt werden, indem die verringerte Leistungsfähigkeit des mindestens einen Elektromotors simuliert wird. Bei der Simulation kann die verringerte Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit des Ladezustands und/oder der angeforderten Leistung simuliert werden. Eine andere bevorzugte
Ausführungsform sieht vor, dass zur Erstellung dieser Statistik eine reale Batterie mit verringerter Leistungsfähigkeit eingesetzt wird, wobei die Leistungsparameter dem Batteriemanagement bekannt sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Modul zur Zustandsüberwachung von Antriebssystemen, wobei das Modul derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von
Antriebssystemen ausführbar ist, wobei mindestens ein erster Leistungswert zum Betrieb des mindestens einen Verbrennungsmotors und mindestens ein zweiter Leistungswert zur Beschreibung der von der mindestens einen Batterie bereitstellbaren Leistung ermittelt wird und zur Überwachung des Zustande des Antriebssystems der mindestens eine erste und der mindestens eine zweite Leistungswert miteinander verglichen werden und in Abhängigkeit des
Ergebnisses des Vergleichs das Antriebssystem gesteuert wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen-Batterie oder die Batterie umfasst elektrochemische Zellen, die als Lithium-Ionen-Batteriezellen
ausgebildet sind.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor und mit mindestens einem Verbrennungsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batterie gemäß dem im voranstehenden Absatz beschriebenen Erfindungsaspekt. Die Batterie ist jedoch nicht auf einen solchen Einsatzzweck eingeschränkt, sondern kann auch in anderen elektrischen Systemen eingesetzt werden. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein einfaches Verfahren bereitgestellt wird, mit dem in einem Hybridsystem die Batterie des Elektromotors bezüglich ihres Einflusses auf die Abgasemission des Fahrzeugs überwacht wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Entkoppelung des Managements für den Verbrennungsmotor von dem Batteriemanagement.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand eines Blockschaltbildes.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs näher beschrieben werden. Der beispielhafte Hybridantrieb umfasst dabei einen Verbrennungsmotor 1 16 und einen Elektromotor 1 18. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Steuerung eines solchen Hybridmotors eingeschränkt, sondern umfasst auch weitere Antriebssysteme, wie beispielsweise solche mit mehreren Verbrennungs- und/oder Elektromotoren oder Antriebssysteme für andere Einrichtungen. Anstelle der Batterie kann auch ein Supercap oder eine
Brennstoffzelle verwendet werden.
In der Figur 1 sind die Komponenten eines Antriebssystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht. Dabei werden von einem Motormanagement 1 10 die (ersten) Leistungswerte A berechnet, die vom Batteriesystem 120 mindestens bereitgestellt werden müssen, um die Abgasgrenzwerte nicht zu verletzen.
Die Leistungswerte A, die im Motormanagement 1 10 berechnet werden, müssen auf einen für die gesetzlichen Bestimmungen relevanten Fahrzyklus bezogen werden. Dazu sieht eine beispielhafte Ausführungsform vor, dass in dem Fahrzyklus eine Statistik 1 14 erstellt wird, in der in Abhängigkeit von
Motortemperatur, Last und Drehzahl die Abgase des Verbrennungsmotors 1 16 dargestellt werden.
Die Statistik 1 14 gibt in einer beispielhaften Ausführungsform drei verschiedene Situationen wieder:
Ermittlung der Abgasemission bei Betrieb des Verbrennungsmotors 1 16 mit Unterstützung durch den Elektromotor 1 18,
Ermittlung der Abgasemission bei Betrieb des Verbrennungsmotors 1 16 ohne Unterstützung durch den Elektromotor 1 18 und ohne
Leistungsreduktion und
Ermittlung der Abgasemission bei Betrieb des Verbrennungsmotors 1 16 mit Unterstützung durch den Elektromotor 1 18, wobei die Leistung des Elektromotors 1 18 eingeschränkt ist.
Im letztgenannten Fall kann die Einschränkung der Leistung der Batterie 1 12 durch eine künstliche Reduktion in Abhängigkeit des Ladezustands der Batterie 1 12 und der angeforderten Leistung simuliert werden. Alternativ dazu kann eine reale geschädigte Batterie 1 12 verwendet werden. Besonders aussagekräftige Statistiken 1 14 erhält man, wenn eine geschädigte Batterie 1 12 eingesetzt wird, deren Leistungsgrenzen dem Batteriemanagement 120 bekannt sind. Anhand dieser Statistiken 1 14 können dann die Leistungsgrenzen A, von denen ab eine Unterstützung durch den Elektromotor 1 18 erforderlich wird, abhängig von Motortemperatur, Last und Drehzahl festgelegt werden.
Durch das Batteriemanagement 120 wiederum werden die (zweiten), von der Batterie 1 12 maximal darstellbaren Leistungswerte B berechnet. Auch die Grenzen für die Leistungswerte B der Batterie 1 12, die im jeweiligen Zustand der Batterie 1 12 abgegeben werden können, werden in einer
beispielhaften Ausführungsform durch Kennfelder 122 dargestellt, wobei die Grenzen für die Leistungswerte B in Abhängigkeit des Ladezustands SOC der Batterie 1 12 und der Betriebstemperatur angegeben werden.
Die Leistungswerte A und B können dabei aufgeteilt sein, beispielsweise in eine für eine definierte kurze Zeitspanne abrufbare Leistung, um schnelle Lastwechsel abzufedern, und in eine für längere Zeit abrufbare Leistung, um in
Beschleunigungsphasen die Leistung des Verbrennungsmotors 1 16 bei niedrigen Abgaswerten zu ergänzen.
In einem Modul 124 zum Vergleich der beiden Leistungswerte A und B wird geprüft, ob die von der Batterie 1 12 lieferbare Leistung zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 1 16 ausreicht. Wenn die Batterie 1 12 nicht in der Lage ist, die geforderte Leistung bereitzustellen, dass heißt, im Fall B < A, so kann das Motormanagement 1 10 darauf reagieren, indem es entweder eine
Leistungsreduktion vorsieht, um die Abgasemission innerhalb der Grenzwerte zu halten, oder indem es das Fehlerereignis in einer Speichereinheit 128 speichert. Natürlich können beide Reaktionen vorgesehen sein.
Tritt dieses Fehlerereignis häufiger auf (Entprellung), was in einer
Auswerteeinheit 126 festgestellt wird, so ist dies ein Hinweis darauf, dass das Batteriesystem defekt ist. Der Fahrer wird in diesem Falle durch eine Anzeige 130 darauf aufmerksam gemacht.
Alternativ zu den im Voraus berechneten und in den Statistiken 1 14 abgelegten Leistungswerten A kann zur Beurteilung des Batteriezustandes der Leistungswert B auch während des Fahrbetriebs mit den aktuell vom Motormanagement 1 10 angeforderten Leistungswerten C verglichen werden. Kann die Batterie diesen Leistungswert C nicht darstellen, wird in einer beispielhaften Ausführungsform berechnet, wie viel zusätzliches Abgas erzeugt wird. Vorzugsweise wird dazu auf vorhandene Emissionsmodelle zurückgegriffen. Um die ermittelte Abgasmenge in Bezug zu dem Testzyklus zu setzen, wird die ermittelte Abgasmenge mit den aufgetretenen Werten von Motortemperatur, Last und/oder Drehzahl gewichtet. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Höhe der zusätzlich ausgestoßenen Abgase ein Zähler hochgezählt wird. Bei Einhaltung oder Unterschreitung der Abgasgrenzen wird in einer beispielhaften Ausführungsform der Zählerwert herabgesetzt. Erreicht der Zähler einen Schwellwert, erfolgt ein Fehlerspeichereintrag. Es ist auch vorgesehen, dass bei wiederholten Fehlereinträgen eine Signalisierung, beispielsweise durch Information des Fahrers, erfolgt, da solche wiederholten Fehlereinträge auf eine beschädigte bzw. gealterte Batterie 1 12 hinweisen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren, der
erfindungsgemäßen Batterie und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Zustandsüberwachung von Antriebssystemen (100), umfassend mindestens einen Verbrennungsmotor (1 16) und mindestens einen Elektromotor (1 18) mit mindestens einer Energiequelle, wobei mindestens ein erster Leistungswert zum Betrieb des mindestens einen Verbrennungsmotors (1 16) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Leistungswert zur Beschreibung der von der mindestens einen Energiequelle bereitstellbaren Leistung ermittelt wird und zur Überwachung des Zustands des Antriebssystems (100) der mindestens eine erste und der mindestens eine zweite Leistungswert miteinander verglichen werden und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs das Antriebssystem (100) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der mindestens eine erste Leistungswert in Abhängigkeit von Abgaswerten des mindestens einen
Verbrennungsmotors (1 16) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine der folgenden Aktionen ausgeführt wird, wenn der mindestens eine zweite Leistungswert kleiner als der mindestens eine erste Leistungswert ist:
die Leistung des mindestens einen Verbrennungsmotors (1 16) wird reduziert,
emittierte Abgase werden bestimmt,
die Leistungswerte werden gespeichert,
es erfolgt eine Signalisierung.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei sich der mindestens eine erste und/oder der mindestens eine zweite Leistungswert auf verschiedene Zeitspannen der Leistungsbereitstellung beziehen.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die
Leistungswerte anhand einer Statistik (1 14) ermittelt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zur Erstellung der Statistik (1 14) ein Antriebssystem (100) mit verschiedenen Graden der Unterstützung des mindestens einen Verbrennungsmotors (1 16) durch den mindestens einen Elektromotor (1 18) ausgewertet wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem mindestens einen ersten Leistungswert um einen berechneten oder um einen aktuell durch ein Motormanagement (1 10) angeforderten
Leistungswert handelt.
8. Batterie (1 12) mit einem Modul zur Zustandsüberwachung von
Antriebssystemen (100), wobei das Modul derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von Antriebssystemen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführbar ist.
9. Batterie (1 12) nach Anspruch 8, wobei die elektrochemischen Zellen der Batterie (1 12) Lithium-Ionen-Batteriezellen umfassen.
10. Kraftfahrzeug mit mindestens einem Elektromotor (1 18) und mit mindestens einem Verbrennungsmotor (1 16) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem Elektromotor (1 18) verbundenen oder verbindbaren Batterie (1 12) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9.
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