Beschreibung

Fahrpedalaufsetzpunkt bei Hybridfahrzeugen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mindestens eine Brennkraftmaschine und mindestens eine elektrische Maschine aufweisenden Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid kraftfahrzeugs, bei dem durch fahrerseitige Betätigung eines zwischen Minimalstellung und Maximalstellung frei einstellbaren

Bedienelements der Antriebsvorrichtung ein Antriebsmoment von dieser vorgebbar ist, wobei im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs die Minimalstellung des Bedienelements mindestens einem sich im Wesentlichen aus Brennkraftmaschinen- und/oder Nebenaggregatsverlusten zusammensetzenden Verlustmoment entspricht und mindestens einen Fahrpedalaufsetzpunkt bietet.

Stand der Technik

Antriebsvorrichtungen der genannten Art sind bekannt. Dabei wird im Steuergerät des Fahrzeugs der Fahrerwunsch am Bedienelement, zum Beispiel am Fahrpedal, erfasst. Aus der Stellung des Bedienelementes wird mittels entsprechender Algorithmen ein Fahrerwunschmoment ermittelt. Anschließend wird die Antriebseinheit so angesteuert, dass das Fahrzeugverhalten dem Wunsch des Fahrers entspricht. Bei konventionellen Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor kann das Antriebsmoment in Abhängigkeit der Stellung des Bedienelements (Fahrpedalwinkel) als Kennlinie vorliegen. Zusätzliche Abhängigkeiten, zum Beispiel von Fahrzeuggeschwindigkeit oder Drehzahl der Brennkraftmaschine, können in Kennfelder eingetragen werden. Diese Kennlinien oder -felder beinhalten nur positive Momente, das heißt, dass Verluste, die sich im Wesentlichen aus den Motorverlusten wie Reibung und Ladungswechsel sowie Nebenaggregatsverlusten zusammensetzen, nicht in den Kennlinien oder -feldern, sondern nur durch Addition berücksichtigt werden. Befindet sich das Fahrzeug im Schubbetrieb, das

heißt das Bedienelement befindet sich in Minimalstellung und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist größer Null, so bildet das Verlustmoment der Brennkraftmaschinen- und/oder der Nebenaggregatsverluste einen Fahrpedalaufsetzpunkt. Der Fahrer kann also mittels Einstellung des Bedienelementes zwischen der Minimalstellung, der dem Fahrpedalaufsetzpunkt beziehungsweise dem Verlustmoment der Brennkraftmaschinen- und/oder Nebenaggregatsverluste entspricht, und einer Maximalstellung, die dem Maximalmoment der Brennkraftmaschine entspricht, wählen. Vorteil der direkten Abhängigkeit des Antriebsmoments vom Verlustmoment ist die Vermeidung eines unteren Leerwegs, das heißt der Antrieb des Fahrzeugs reagiert auch auf kleine Einstellungen des Bedienelementes durch eine entsprechende Erhöhung des Motormoments. Da das Verlustmoment aber von einer großen Anzahl von Einflussgrößen, wie zum Beispiel der Drehzahl der Brennkraftmaschine und ihrer Temperatur, abhängig ist, kann es, zum Beispiel, bei einem Dieselmotor mit stark temperaturabhängiger Reibung im kalten Zustand zu unerwartet großen Verlustmomenten kommen, die für das Komfortbefinden des Fahrers nicht akzeptabel sind.

Es ist auch bekannt (DE-OS 102 33 576), dass zur Erhöhung des

Fahrkomforts in Abhängigkeit eines momentanen Fahrwiderstands ein Minimalwert und/oder ein Maximalwert für die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird und dass der Minimalwert und/oder der Maximalwert jeweils einer Grenze des Stellbereichs des Bedienelementes zugeordnet werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass zum Beispiel bei Bergabfahrt ein Leerweg (Weg, den das Bedienelement aus der Minimalstellung herausbewegt werden muss, bis der Brennkraftmaschine ein Antriebsmoment vorgegeben werden kann) und bei Bergauffahrt ein Totweg (Weg, den das Bedienelement bis zur Maximalstellung gehen kann, ohne dass sich das Antriebsmoment verändert) entsteht. Verluste der Brennkraftmaschine und/oder Nebenaggregate werden hierbei nicht berücksichtigt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei einem Hybridfahrzeug bei Minimalstellung des Bedienelements im Schubbetrieb ein reproduzierbares Antriebsmoment, unabhängig von den Verlusten der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate, vorliegt. Im Schubbetrieb wird dafür der Fahrpedalaufsetzpunkt des Hybridfahrzeugs mittels eines zusätzlichen Elektromaschinenmoment der elektrischen Maschine beeinflusst. Bringt der Fahrer das Bedienelement in seine Minimalstellung, so geht die Antriebsvorrichtung in Schubbetrieb, das heißt im Verbrennungsmotor finden keine Zündungen beziehungsweise Einspritzungen in die Zylinder mehr statt, und der Motor wird mitgeschleppt. Der Fahrer verspürt dabei eine Verzögerung, da das von der Brennkraftmaschine und seinen Nebenaggregaten bewirkte Verlustmoment sich negativ auf das Antriebsmoment auswirkt, wobei zum Beispiel bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Reibungsverluste und das dadurch resultierende Verlustmoment wesentlich höher sind als bei einem warmgelaufenen Motor. Je nach Betriebszustand kann also die Stärke der Verzögerung variieren, was vom Fahrer als unangenehm empfunden werden kann. Durch ein Betreiben der Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs gemäß der Erfindung kann die elektrische Maschine so gesteuert werden, dass die gespürte Verzögerung für den Fahrer stets reproduzierbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt der jeweilige Fahrpedalaufsetzpunkt oberhalb oder unterhalb des Verlustmoments. Durch die Ansteuerung der elektrischen Maschine kann also das vom Fahrer gespürte Verzögerungsmoment größer oder kleiner als die eigentlichen Verlustmomente der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate sein. Dies ermöglicht eine optimale Einstellung für das Verzögerungsverhalten des Hybridfahrzeugs.

Es ist vorteilhaft, wenn der jeweilige Fahrpedalaufsetzpunkt innerhalb eines Bereichs liegt, der mit der elektrischen Maschine und gegebenenfalls der ihr zugeordneten elektrischen Komponenten im jeweiligen Zeitpunkt realisierbar ist. Die elektrischen Komponenten sind zum Beispiel ein

elektrischer Speicher, der beim motorischen Betrieb der elektrischen Maschine entladen und beim generatorischen Betrieb geladen wird. Da die Kapazität des elektrischen Speichers beim Laden und Entladen begrenzt ist, ist es sinnvoll, den Fahrpedalaufsetzpunkt innerhalb eines Bereiches zu legen, der die Kapazität des Speichers nicht überfordert, da sonst ein unterer Leerweg nicht vermieden werden kann, also kleine Einstellungen des Bedienelementes keine Wirkung auf das Antriebsmoment haben, oder der Speicher überlastet wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Fahrpedalaufsetzpunkt vorliegt, in dem die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird. Dadurch kann das Rekuperationspotential der elektrischen Maschine genutzt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der

Fahrpedalaufsetzpunkt vorgegeben wird, so dass stets dasselbe (negative) Antriebsmoment im Schubbetrieb vorliegt.

Es ist vorteilhaft, wenn der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit einer Drehzahl im Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung, wie zum Beispiel der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der elektrischen Maschine, vorgegeben wird. So kann, zum Beispiel, bei einem Hybridfahrzeug mit Handschaltgetriebe der Fahrer in unterschiedlichen Gängen unterschiedliches Verzögerungsverhalten erwarten. Darüber hinaus kann eine drehzahlabhängige Limitierung des Rekuperationspotentials berücksichtigt werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs vorgegeben wird. Dadurch kann die Verzögerung des Hybridfahrzeugs der Geschwindigkeit angepasst und ein optimales Verzögerungsverhalten realisiert werden. So kann ein drehzahl- und damit gangunabhängiges Verzögerungsverhalten erreicht werden, was insbesondere bei automatisierten Getrieben von Vorteil ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das reproduzierbare Fahrzeugantriebsmoment stets dieselbe Größe aufweist, unabhängig von Zustandsänderungen, wie zum Beispiel einem Gangwechsel eines Getriebes des Hybridfahrzeuges. Durch eine schnelle änderung des Kupplungsmoments in Abhängigkeit von der übersetzung des Getriebes kann ein konstantes Radmoment gewährleistet werden. Die schnelle änderung des Kupplungsmoments kann dabei durch die elektrische Maschine bewerkstelligt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der

Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit von einem Rekuperationsmoment vorgegeben wird. Beim Betreiben der Antriebsvorrichtung des Hybridfahrzeugs in einem Betriebspunkt, in dem ein konstanter Fahrpedalaufsetzpunkt gefordert wird, kann es geschehen, dass durch beispielsweise Abschalten von Nebenaggregaten beziehungsweise Verbrauchern, also durch Verringerung von Verlusten, das Rekuperationsmoment stark erhöht wird, sodass das Verzögerungsmoment für den Fahrer weiterhin reproduzierbar bleibt. Dies führt unter Umständen zu einer sehr starken Belastung der elektrischen Maschine beziehungsweise der ihr zugeordneten elektrischen Komponenten, wie zum Beispiel ein elektrischer Speicher. Wird der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit von dem Rekuperationsmoment vorgegeben, so wird durch eine geeignete Vorgabe des Rekuperationsmoments beispielsweise eine überlastung des elektrischen Speichers vermieden. Wobei das Rekuperationsmoment hier also ein virtuelles Moment darstellt, welches zur Berechnung eines Fahrpedalaufsetzpunktes dient, der ein entsprechendes (generatorisches) Moment der elektrischen Maschine bewirkt.

Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit eines Schleppmoments der Brennkraftmaschine vorgegeben, wobei das Schleppmoment dem Verlustmoment der Brennkraftmaschine im Schubbetrieb entspricht. Das Schleppmoment ist dabei insbesondere abhängig von der Drehzahl und der Temperatur der Brennkraftmaschine.

Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von mindestens einem Nebenaggregatmoment der Antriebsvorrichtung vorgegeben. Durch die Berücksichtigung des Schleppmoments der Brennkraftmaschine und des mindestens einen Nebenaggregatmoments wird ein weitestgehend reproduzierbares Verzögerungsmoment des Hybridfahrzeugs gewährleistet.

Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von mindestens einem Bordnetz des Hybridfahrzeugs vorgegeben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn des Rekuperationsmoment so vorgegeben wird, dass die elektrische Maschine mindestens so viel Energie produziert, dass das Bordnetz gerade noch ausreichend versorgt wird. Die Energieversorgung des Bordnetzes schließt dabei auch die Energieversorgung der daran angeschlossenen Aggregate ein. Es ist auch von Vorteil, ein derartiges Rekuperationsmoment vorzugeben, dass das Bord netz beziehungsweise die zugehörigen Aggregate nicht überlastet werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Rekuperationsmoment im leerlaufnahem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine begrenzt, so dass zumindest das Bordnetz ausreichend versorgt wird.

Um einen Konflikt mit einem Leerlaufregler, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine im Leerlauf konstant hält, zu vermeiden, wird das Rekuperationsmoment im leerlaufnahen Drehzahlbereich vorteilhafterweise gleich null gesetzt.

Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment als Kennfeld und/oder Kennlinie vorgegeben. Das Kennfeld und/oder die Kennlinie können dabei in einem Speicher einer Steuereinheit des Hybridfahrzeugs abgelegt werden. Vorteilhafterweise wird das Kennfeld und/oder die Kennlinie in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Antriebsstrangs, wie zum Beispiel von der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder von der elektrischen Maschine, vorgegeben.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Rekuperationsmoment mittels einer Berechnungsvorschrift im laufenden Betrieb des Hybridfahrzeugs ermittelt, wobei beispielsweise die Leistungsanforderungen des Bordnetzes in ein Moment, unter Berücksichtigung des leerlaufnahen Drehzahlbereichs, umgerechnet wird und wobei ein hohes Schleppmoment der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einem Kaltstart, und Verlustmomente der Nebenaggregate durch Verringerung des Rekuperationsmoments berücksichtigt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination aus einem beispielsweise applizierten Rekuperationsmoment in Form der

Kennlinie beziehungsweise des Kennfelds und einer Berechnungsvorschrift zur Begrenzung des Rekuperationsmoments.

Somit kann eine durch Zu- und Abschalten von Verbrauchern beziehungsweise Nebenaggregaten stark schwankende

Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine vermieden oder zugelassen werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist für Fahrzeuge, bei denen ein rein elektrischer Betrieb zugelassen ist, elektrisches Anfahren durch

Vorgabe eines positiven Aufsetzpunkts bei niedrigen Drehzahlen möglich. Das Verhalten ist dabei ähnlich wie beim konventionellen Fahrzeug. Es ist für die Realisierung dieser Funktion keine änderung der Struktur der Software erforderlich. Dabei erfolgt eine Deaktivierung des Drehzahlreglers zur Vermeidung von Wechselwirkungen. In vorteilhafter Weise kann eine HillHolder-Funktionalität bei Verwendung eines Drehzahlreglers mit geeignetem Ablöseverhalten und Solldrehzahl 0 U/min realisiert werden. Von Vorteil ist die Vermeidung von Reibungs- und Wirkungsgradverlusten im Anfahrelement.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Verfahren zur Steuerung des Hybridantriebs, wobei der

Fahrpedalaufsetzpunkt die Zustände: fix, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängig, aufweist,

Figur 2 das Verfahren gemäß Figur 1, wobei der

Fahrpedalaufsetzpunkt auf stellbare Momente limitiert wird,

Figur 3 eine Tabelle, die die Problematik bei einem fixem Aufsetzpunkt verdeutlicht,

Figur 4 ein Verfahren zur Steuerung des Hybridantriebs unter

Vorgabe eines Rekuperationsmoments und

Figur 5 ein Verfahren zur Bestimmung des Rekuperationsmoments.

Figur 6 zwei Ausführungsbeispiele für Anfahrvorgänge bei

Fahrzeugen, bei denen rein elektrischer Betrieb möglich ist. Dabei zeigt Figur 6a das Verhalten bei hohen und Figur 6b bei niedrigen Drehzahlen/Geschwindigkeiten.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Figur 1 zeigt ein Wirkschema der Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, die eine Brennkraftmaschine 11 und eine elektrische Maschine 13 aufweist, deren Abtriebswellen miteinander wirkverbunden sind. Insbesondere stellt das Wirkschema die Ansteuerung der Antriebsmaschinen dar. Dabei zeigt Figur 1 ein Element 1 und ein Element 2, die jeweils eine gerichtete Verbindung 3, 4 zu einem Verbindungspunkt 5 aufweisen, der eine Verbindung 6 zu einem Element 7 aufweist, von dem eine Verbindung 8 zu dem Element 9 geht, von dem eine Verbindung 10 zu der Brennkraftmaschine 11, und eine weitere Verbindung 12 zu der elektrischen Maschine 13 führt.

Element 1 stellt ein Kennfeld dar, bei dem ein Moment M, das als Rad-, Getriebeausgangs- oder Kupplungsmoment vorliegen kann, über eine Fahrpedalstellung F in Abhängigkeit einer weiteren Größe, wie zum Beispiel der Drehzahl n der Brennkraftmaschine oder der Fahrzeuggeschwindigkeit v, aufgetragen ist, wobei drei Kurven beispielhaft dargestellt sind, von denen eine im Achsenkreuz ihren Ursprung hat und zunächst steil ansteigt, bevor sie flacher wird und fast parallel zur Abszisse verläuft. Zwei weitere Kurven sind eingezeichnet, die ihren Ursprung zwar auch im Schnittpunkt von Ordinate und Abszisse haben, aber auf der dritten Achse unterschiedliche Startpunkte aufweisen, wobei mit Zunahme des dritten Wertes (Brennkraftmaschinendrehzahl n, Fahrzeuggeschwindigkeit v) die Anfangssteigung geringer wird und die Kurven im weiteren Verlauf unterhalb der ersten Kurve liegen. Das Element 1 stellt somit das im Steuergerät der Antriebsvorrichtung hinterlegte Kennfeld dar, auf das zurück-gegriffen wird, wenn der Fahrer ein

Wunschmoment durch die Stellung des Bedienelementes beziehungsweise des Fahrpedals vorgibt.

Element 2 stellt eine beispielhafte Kennlinie des Fahrpedalaufsetzpunktes A dar. Auf der Ordinate ist der Fahrpedalaufsetzpunkt A und auf der Abszisse die Geschwindigkeit v des Hybridfahrzeugs aufgetragen. Alternativ dazu kann die Kennlinie des Fahrpedalaufsetzpunktes A auch über die Drehzahl aufgetragen werden. Die Kennlinie beginnt unterhalb der Abszisse und verläuft in einer leichten Steigung die mit zunehmender Geschwindigkeit v abnimmt, wobei sie die Abszisse nicht schneidet. Damit charakterisiert das Element 2 den Fahrpedalaufsetzpunkt A, der zum Beispiel wie in dem Diagramm gezeigt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs vorgegeben wird. Die Kennlinie des Aufsetzpunktes kann dabei so ausgelegt werden, dass das Verzögerungsverhalten des Hybridfahrzeugs bei langsamen

Geschwindigkeiten stärker ausfällt als bei hohen Geschwindigkeiten. Dadurch kann es optimal auf das Hybridfahrzeug und/oder den Fahrer angepasst werden. Alternativ dazu könnte der Fahrpedalaufsetzpunkt zum Beispiel auch in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder fix vorgegeben sein.

Das Element 7 charakterisiert das aus der Verbindung 6 des Elementes 1 mit dem Element 2 resultierende summierte Wunschmoment, welches vom Fahrer über das Bedienelement vorgegeben werden kann. Dafür ist in dem Diagramm das Fahrerwunschmoment FWM beispielhaft als Kurve über die Fahrpedalstellung F aufgetragen. Die Kurve beginnt auf der Ordinate unterhalb der Abszisse, weist zu-nächst eine hohe Steigung auf und nähert sich im weiteren Verlauf fast asymptotisch einem über der Abszisse liegenden Wert an. Der auf der Ordinate liegende Ursprungspunkt der Kurve wird hierbei als Fahrpedalaufsetzpunkt A bezeichnet. Das Element 7 stellt also - wie bereits gesagt - das Fahrerwunschmoment in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung dar, wobei bei nicht getretenem Fahrpedal (Fahrpedalaufsetzpunkt A) das Fahrerwunschmoment FWM negativ ist, da es sich aus den Verlusten der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate sowie einem Moment der elektrischen Maschine zusammensetzt.

Das Element 9 stellt eine Steuerung dar, die auf Basis der Stellung des Bedienelementes und der oben genannten Kennlinien die Brennkraftmaschine 11 und die elektrische Maschine 13 ansteuert.

Befindet sich das Hybridfahrzeug in Bewegung und bringt der Fahrer das Bedienelement in seine Minimalstellung beziehungsweise betätigt er nicht das Fahrpedal, so gibt er der Antriebsvorrichtung, wie in Element 7 dargestellt, ein negatives Wunschmoment (Fahrpedalaufsetzpunkt A) vor. Ein von der Brennkraftmaschine kommendes Moment kann ist dann negativ, wenn in der Brennkraftmaschine keine Einspritzungen und/oder Zündungen stattfinden und die Brennkraftmaschine mitgeschleppt wird, wobei Verluste (insbesondere Reibungs- und Ladungswechselverluste der Brennkraftmaschine sowie Verluste der Nebenaggregate) entstehen, die sich als negatives Moment auswirken. Entspricht das resultierende Moment beziehungsweise Verlustmoment der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate nicht dem Wert der in Element 2 dargestellten Kennlinie, so bewirkt die Steuerung 9, dass die elektrische Maschine 13 die Differenz von dem Verlustmoment und dem Fahrpedalaufsetzpunkt A ausgleicht.

Dabei kann die elektrische Maschine 13 motorisch, wenn das Verlustmoment betragsmäßig höher als der Fahrpedalaufsetzpunkt ist, oder generatorisch, wenn der Fahrpedalaufsetzpunkt eine höhere Verzögerung aufweist als durch das Verlustmoment erreicht werden kann, betrieben werden.

Figur 2 zeigt das gleiche Verfahrensschema wie in Figur 1 mit dem Unterschied, dass in die Verbindung 4 zwischen dem Element 2 und dem Verbindungspunkt 5 noch ein Element 14 dazwischengeschaltet ist. Die beispielhafte Kennlinie hat dabei ihren Ursprung auf der Ordinate, weist aber sonst den selben Verlauf auf. Das Element 14 limitiert den Fahrpedalaufsatzpunkt auf stellbare Momente, die mit der elektrischen Maschine und der ihr zugeordneten elektrischen Komponenten sowie der Brennkraftmaschine mit den Nebenaggregaten realisierbar sind. Dadurch kann verhindert werden, dass ein so genannter Leerweg entsteht, bei dem kleine Einstellungen des Bedienelements beziehungsweise kleine Fahrpedalwinkel (-Stellungen F) keine Wirkung auf das Antriebsmoment haben. Der elektrische Speicher der elektrischen Maschine kann so nicht mehr überladen und auch nicht so entladen werden, dass die elektrische Maschine das gewünschte Moment nicht mehr stellen kann.

Die Figur 3 stellt in einer Tabelle die Problematik dar, die entstehen kann, wenn ein Nebenaggregat zu- beziehungsweise abgestellt wird. Dazu werden beispielhafte Verlustmomente der Brennkraftmaschine mitsamt den Nebenaggregaten 31, für einen fixen Fahrpedalaufsetzpunkt 32 und für ein benötigtes Rekuperationsmoment 33 dargestellt, die davon abhängig sind, ob Nebenaggregate in einem ersten Fall 34 zugeschaltet oder in einem zweiten Fall 35 abgeschaltet sind, wobei der fixe Fahrpedalaufsetzpunkt 32 für die beiden Fälle 34 und 35 gleich ist. Hierbei ist zu erkennen, dass, um einen fixen Fahrpedalaufsetzpunkt 32 zu erhalten, das

Rekuperationsmoment 33 stark erhöht werden muss, wenn die Nebenaggregate 31 abgeschaltet sind und ein geringeres Verlustmoment erbringen. Das stark erhöhte Rekuperationsmoment 33 führt dabei dazu, dass beispielsweise ein zur elektrischen Maschine gehörender elektrischer Energiespeicher überlastet wird.

Um dies zu verhindern, wird der Fahrpedalaufsetzpunkt A in Abhängigkeit von einem (virtuellen) Rekuperationsmoment vorgegeben.

Die Figur 4 zeigt das Wirkschema für den Antriebsstrang eines

Hybridfahrzeugs aus der Figur 1, wobei das Wirkschema statt dem Element 2 ein Element 36 aufweist, das die Verlustmomente der Brennkraftmaschine und der Nebenaggregate darstellt, und ein Element 37, welches das Rekuperationsmoment darstellt, welches einem applizierten Kennfeld beziehungsweise einer Kennlinie 38 entnommen und/oder berechnet wird, wobei das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von Aggregatgrenzen 39 begrenzt wird. Das Element 36 ist dabei über eine Verbindung 40 mit dem Addierpunkt 5 verbunden, von dem eine Verbindung 41 zu einem weiteren Addierpunkt 42 führt, von dem eine Verbindung 43 zu dem Element 7 führt. Von dem Element 37 führt eine Verbindung 44 ebenfalls zu dem Verbindungspunkt 42. Durch die Addierpunkte 5 und 42 wird der Fahrpedalpunkt so berechnet, dass das Rekuperationsmoment 37 stets gewährleistet wird. Das Element 7 stellt das summierte Ergebnis dar. Das Rekuperationsmoment 37 wird dabei so gewählt, dass beispielsweise ein zur elektrischen Maschine 13 gehörender elektrischer Energiespeicher nicht überlastet, und/oder dass ein Bordnetz des Hybridfahrzeugs gerade noch mit ausreichend Strom versorgt wird. Wird das Rekuperationsmoment derart bestimmt, dass der resultierende Fahrpedalaufsetzpunkt im Stellbereich der Aggregate liegt, wird ein unterer Totweg im Fahrpedal vermieden. Das Kennfeld beziehungsweise die Kennlinie 38 werden vorzugsweise in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 vorgegeben, wobei im leerlaufnahen Drehzahlbereich das Rekuperationsmoment 37 vorteilhafterweise begrenzt, sodass zumindest das Bordnetz mit ausreichend Energie versorgt wird, oder gleich null gesetzt wird, damit kein Konflikt mit einem Leerlaufregler der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine 11 entsteht. Eine Berechnungsvorschrift zum Berechnen des Rekuperationsmoments 37 ist so gestaltet, dass ebenfalls unterschiedliche Parameter, wie zum Beispiel Aggregatgrenzen 39, berücksichtigt werden.

Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment durch eine Kombinierung des Kennfelds beziehungsweise der Kennlinie 38 und der Berechnungsvorschrift ermittelt. Die Figur 5 zeigt dazu ein beispielhaftes, schrittweises Vorgehen. In einem ersten Schritt 50 wird zunächst ein Rekuperationsmoment anhand des Kennfelds beziehungsweise der Kennlinie 38 vorgegeben, wobei dies insbesondere abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 ist. In einem zweiten Schritt 51 wird optional durch die Berechnungsvorschrift das Schleppmoment der Brennkraftmaschine 11 berücksichtigt, durch Vorgabe 52 einer Ober- und Untergrenze für das Rekuperationsmoment. Dies ist insbesondere für stark temperaturabhängige Schleppmomente von Bedeutung. Beispielsweise wird nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 11, wenn die Brennkraftmaschine noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht hat, das Rekuperationsmoment verringert, sodass kein übermäßig hohes Verzögerungsmoment auf das Hybridfahrzeug wirkt. In einem dritten Schritt 53 wird anschließend durch die Berechnungsvorschrift optional der Momentenbedarf der Nebenaggregate durch eine Vorgabe 54 einer Begrenzung für das Rekuperationsmoment berücksichtigt. In einem vierten Schritt 55 wird anschließend durch die Berechnungsvorschrift, ebenfalls optional, das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von Bordnetz- und

Aggregatgrenzen durch eine Vorgabe 56 begrenzt. Beispielsweise wird das Rekuperationsmoment so begrenzt, dass der resultierende Fahrpedalaufsetzpunkt A eine gerade noch ausreichende Versorgung des Bordnetzes ermöglicht. Das so ermittelte Rekuperationsmoment wird anschließend über die Verbindung 44, wie in Figur 4 dargestellt, in den Fahrpedalaufsetzpunkt A eingerechnet. So können temperaturabhängige Schwankungen im Schleppmoment der Brennkraftmaschine 11 und ein Ein- und/oder Ausschalten von Nebenaggregaten so berücksichtigt werden, dass eine stark schwankende Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine 13 vermieden oder zugelassen wird.

Bei konventionellen Fahrzeugen sowie bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen, bei denen kein rein elektrischer Betrieb möglich ist, kann prinzipbedingt eine bestimmte Leerlaufdrehzahl, die der Verbrennungsmotor zum Betrieb benötigt, nicht unterschritten werden. Aus diesem Grund sind in den

vorherigen Ausführungsbeispielen Fahrzustände, in denen die Drehzahl deutlich unter der Leerlaufreglersolldrehzahl liegt, nicht betrachtet. In Figur 6 wird ein Beispiel für ein Hybridfahrzeug, welches einen rein elektrischen Betrieb zulässt aufgezeigt. Die Zusammenhänge zwischen Moment M, Fahrerwunschmoment FWM und Fahrpedalstellung abhängig von der Drehzahl n und optional der Geschwindigkeit v sind den Figuren a und 6b zu entnehmen. Die Zusammenhänge sind entsprechend Figur 1 zu verstehen. Ein virtueller Fahrpedalaufsetzpunkt vA kann über die Verbindung 4 und den Verbindungspunkt 5 eingegeben werden.

Bei einem Hybridfahrzeug, welches einen rein elektrischen Betrieb zulässt beispielsweise bei einem Strang Hybrid, z. B. Parallelhybrid mit Trennkupplung zum Abkuppeln des Verbrennungsmotors oder aber bei einem reinem Elektrofahrzeug, auch bei einem Brennstoffzellenfahrzeug kann ein Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand mit stehender elektrischer Maschine realisiert werden. Dabei wird kein Anfahrelement benötigt, sondern es wird mit geschlossenem Antriebsstrang angefahren. Die Zusammenhänge zwischen Moment M, Fahrerwunschmoment FWM und Fahrpedalstellung abhängig von der Drehzahl n und optional der Geschwindigkeit v sind in Figur 6 dargestellt. Ein virtueller

Fahrpedalaufsetzpunkt vA kann über die Verbindung 4 eingegeben werden.

Beispiele dafür sind ein Drehmomentwandler beim Automatikgetriebe oder eine Kupplung beim automatisierten Schaltgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe. Somit können auch die Reibungs- und

Wirkungsgradverluste des Anfahrelements vermieden werden. Für den Fahrer soll sich dabei das Verhalten des Fahrzeugs nicht wesentlich vom Anfahren mit Drehzahldifferenz zwischen Antriebseinheit und Antriebsstrang unterscheiden. Diese Drehzahldifferenz sorgt jedoch im Anfahrelement dazu, dass schon beim Lösen der Bremse ein positives Radmoment anliegt und das Fahrzeug zu kriechen beginnt. Dieser Effekt kann bei geschlossenem bzw. überbrücktem Anfahrelement dadurch erreicht werden, dass bei geringen Drehzahlen ein positiver Wert des Fahrpedalaufsetzpunkts (A=p) vorgegeben wird (Figur 6b). Bei Erreichen höherer Drehzahlen und/oder Geschwindigkeiten wird dieser Aufsetzpunkt

allmählich negativ (A=n), so dass sich dort ebenfalls das Verhalten wie im konventionellen Fahrzeug, also leichtes Verzögern beim Loslassen des Fahrpedals ergibt (Figur 6a).

Im Folgenden wird der Ablauf des Anfahrvorgangs beschrieben (Figur 4):

Wird als Fahrerwunsch Fahrzeugstillstand erkannt, z. B. Bremse ist betätigt und Geschwindigkeit = 0, so wird die elektrische Maschine nicht angesteuert, das Moment = 0 oder der Zustand ist „elektrischer Leerlauf. Der Zustand entspricht dem Zustand „Stopp" bei einem Stopp/Start-System. Sobald als Fahrerwunsch Anfahren, z. B. durch Loslassen der Bremse und Geschwindigkeit/Drehzahl kleiner als eine Schwelle, oder Betätigung des Fahrpedals und Geschwindigkeii/Drehzahl kleiner als eine eine Schwelle, ermittelt wird, sorgt ein positiver Fahrpedalaufsetzpunkt bei geschlossenem/überbrücktem Anfahrelement sowie deaktiviertem

Drehzahlregler für ein positives Elektromotorenmoment, was wiederum ein positives Radmoment zur Folge hat.

Alternativ kann die Deaktivierung des Drehzahlreglers auch durch Vorgabe der Solldrehzahl 0 in Kombination mit einem geeigneten Ablöseverhalten, wie es vom konventionellen Fahrzeug bekannt ist, ausgeführt werden. Damit kann zusätzlich ein Zurückrollen des Fahrzeugs beim Anfahren am Berg verhindert werden (HillHolder-Funktionalität über Drehzahlregelung). In jedem Fall ist das Anfahrverhalten ähnlich wie beim konventionellen Fahrzeug. Mit ansteigender Geschwindigkeii/Drehzahl wird der

Aufsetzpunkt kleiner und erreicht schließlich negative Werte, die bei nicht betätigtem Fahrpedal zu einem negativen Eleltromotorenelement führen, was wiederum ein negatives Radmoment zur Folge hat, wie man es auch vom konventionellen Fahrzeug her kennt.

Die früher beschriebenen Vorgehensweisen machen keine Aussage zu einem besonderen Vorgehen für ein rein elektrisches Anfahren aus stehender Elektrischer Maschine mit geschlossenem/überbrücktem Anfahrelement. Das in Figur 4 beschriebene Verfahren bietet die folgenden Vorteile und Möglichkeiten:

Elektrisches Anfahren durch Vorgabe eines positiven Aufsetzpunkts bei niedrigen Drehzahlen.

Verhalten ähnlich dem beim konventionellen Fahrzeug. Keine änderung der Struktur der Software erforderlich.

Deaktivierung Drehzahlregler zur Vermeidung von Wechselwirkungen. Hill-Holder-Funktionalität bei Verwendung eines Drehzahlreglers mit geeignetem Ablöseverhalten und Solldrehzahl 0 U/min. Vermeidung von Reibungs- und Wirkungsgradverlusten im Anfahrelement.

Als Beispiel für einen Anfahrvorgang wird im Folgenden der Anfahrvorgang mit einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug im elektrischen Betrieb beschrieben:

Fahrerwunsch: Fahrzeugstillstand (z.B. Bremse betätigt und

Geschwindigkeit = 0): Die elektrische Maschine wird nicht angesteuert, das Moment ist 0)

Fahrerwunsch: Anfahren (z. B. Loslassen der Bremse oder Betätigung Fahrpedal, Geschwindigkeit/Drehzahl kleiner Schwelle). Es liegt ein positiver Fahrpedalaufsetzpunkt vor. Das Anfahrelement ist geschlossen oder überbrückt. Der Drehzahlregler ist deaktiviert oder es liegt die Minimaldrehzahl = 0 vor. Das Elektromotorenmoment ist positiv bei einem positives Radmoment, d. h. das Verhalten ist ähnlich dem Verhalten eines konventionellen Fahrzeugs.

Fahrerwunsch: Fahren (Geschwindigkeii/Drehzahl größer Schwelle): Es liegt ein negativer Fahrpedalaufsetzpunkt vor, bei nicht betätigtem Fahrpedal liegt ein negatives Elektromotorenmoment und ein negatives Radmoment vor. Das Verhalten ist ähnlich wie bei einem konventionellen Fahrzeug.