Beschreibung

Verfahren und Steuereinheit zum Betreiben eines Hybridantriebs

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinheit zum Betreiben eines Hybridantriebs.

Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit Hybridan- trieb (im Folgenden kurz Hybridfahrzeuge) bekannt, welche sowohl eine Brennkraftmaschine als auch einen Elektroantrieb aufweisen .

Dabei ist es möglich, dass nur der Elektroantrieb mit den Rä- dern des Fahrzeugs verbunden ist, wobei die Brennkraftmaschine mittels eines Generators dann zur Versorgung des Elektro- antriebs bzw. eines elektrischen Speichers, welcher als Energiequelle für den Elektroantrieb dient, benutzt wird.

Bei anderen Hybridantriebkonzepten geben sowohl die Brennkraftmaschine als auch zwei Elektroantriebe über eine gemeinsame Getriebeanordnung ihre Antriebsenergie an die Fahrzeugräder, wobei die Anordnung zusätzlich einen Generator aufweist, welcher bei Betrieb der Brennkraftmaschine zur Erzeu- gung elektrischer Energie benutzt wird.

Bei einem wiederum anderen Hybridantriebkonzept, wie es anhand einer Hybridantriebanordnung 1 schematisch in Figur 1 dargestellt ist, wirken eine Brennkraftmaschine 5 mit einer Antriebswelle 6 und ein Elektroantrieb 3 mit einer Antriebswelle 4 auf eine gemeinsame Kurbelwelle 10, so dass sich die Drehmomente von Bennkraftmaschine 5 und Elektroantrieb 3 addieren. Ein herkömmliches Getriebe 15 dient der Anpassung der Drehmomente von Brennkraftmaschine 5 und Elektroantrieb 3 an die jeweilige Fahrsituation.

Zwischen Brennkraftmaschine 5 und Elektroantrieb 3 ist eine Kupplung 20 angeordnet, so dass der Elektroantrieb 3 unabhän-

gig von der Brennkraftmaschine 5 betrieben werden kann, um eines oder mehrere Antriebsräder 25 über Getriebe 15, Antriebstrang 30, und Differentialgetriebe 35 anzutreiben.

Herkömmlicherweise wird die Brennkraftmaschine 5 mit einem Anlasser bzw. Riemenstartergenerator 40 gestartet, wobei der Riemenstartergenerator 40 über eine Riemenscheibe 42 und einen Riemen 44 mit der Kurbelwelle 10 verbunden ist.

Mindestens eine Steuereinheit 50 dient dazu, die Brennkraftmaschine 5, den Riemenstartergenerator 40, den Elektroantrieb 3, sowie das Getriebe 15 mit entsprechenden Steuerbefehlen zu steuern .

Eine elektrische Energiequelle 55 versorgt den Riemenstartergenerator 40 und den Elektroantrieb 3, der auch als Generator betrieben werden kann, mit elektrischer Energie, wobei die elektrische Energiequelle 55 auch von dem Elektroantrieb 3 abgegebene elektrische Energie speichern kann, wenn der E- lektroantrieb 3 als von der Brennkraftmaschine 5 angetriebener Generator betrieben wird.

Das in Figur 1 dargestellte Hybridantriebkonzept gestattet es, dass das Fahrzeug nur durch die Antriebsleistung des E- lektroantriebs 3 angetrieben werden kann, während die Brennkraftmaschine 5 nicht in Betrieb ist. Die für das Betreiben des Elektroantriebs 3 benötigte elektrische Energie wird von der Energiequelle 55 zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise können Betriebszustände der Brennkraftmaschine 5 mit niedri- ger Last, welche einen schlechten Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 5 zur Folge hätten, vermieden werden. Insbesondere im Stadtverkehr, wo häufig nur unter niedriger Last gefahren werden kann, ist ein rein elektrischer Antrieb vorteilhaft, da dadurch Kraftstoff eingespart werden kann und der Schadstoffausstoß reduziert wird.

Für den Fall, dass die elektrische Energiequelle 55 nicht mehr ausreichend Energie zur Verfügung stellen kann, d.h.

wenn zum Beispiel ein bestimmter Spannungsschwellenwert unterschritten wird, bei dem der Elektroantrieb 3 nicht mehr funktionieren würde, oder wenn der Fahrer ein größeres Drehmoment anfordert, dann wird die Brennkraftmaschine 5 über die Kupplung 20 zugeschaltet.

Wenn eine solche Situation eintritt, bei der eine Anforderung, die Brennkraftmaschine 5 zu dem Elektroantrieb 3 dazu- zuschalten, vorliegt, befinden sich der Antriebstrang und da- mit der Elektroantrieb 3 und die gerade gestartete Brennkraftmaschine 5 in der Regel auf unterschiedlichen Drehzahlniveaus. So kann die Brennkraftmaschine 5 eine Standard- Leerlaufdrehzahl von etwa 700 bis 1400 Umdrehungen/Minute aufweisen, während der Antriebstrang und der Elektroantrieb eine Drehzahl von etwa 2000 bis 5000 Umdrehungen/Minute aufweist. Wird in einer solchen Situation die Kupplung 20 geschlossen, dann kommt es zu einem Ruck im Antriebstrang, der als nachteilig für den Fahrkomfort empfunden wird und auch schädlich für die Komponenten des Antriebstrangs sein kann.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu umgehen, und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes bereitzustellen .

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, und durch die Steuereinheit nach Anspruch 10 gelöst.

Hierzu schlägt die Erfindung folgendes Verfahren zum Betrei- ben einer Hybridantriebanordnung vor, wobei die Anordnung umfassen kann: eine Brennkraftmaschine mit einer Antriebswelle, wobei die Brennkraftmaschine eine Drosselklappe umfasst; einen Elektroantrieb mit einer Antriebswelle; ein mit dem E- lektroantrieb gekoppeltes Getriebe mit einer Getriebeaus- gangswelle; eine zwischen der Brennkraftmaschine und dem E- lektroantrieb angeordnete Kupplung, welche auf Anforderung ansteuerbar ist, so dass die Antriebswelle der Brennkraftma-

schine und die Antriebswelle des Elektroantriebs drehmomen- tenfest miteinander verbunden werden; und eine mit dem Elekt- roantrieb und der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Steuereinheit; wobei das Verfahren folgende Schritte umfassen kann: Erfassen, ob eine Anforderung besteht, die Antriebswelle der Brennkraftmaschine und die Antriebswelle des Elektroantriebs miteinander zu verbinden; falls eine Anforderung besteht, erhöhen der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf eine Drehzahl, so dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Drehzahl des Elektroantriebs im Wesentlichen synchron zueinander sind; wobei eine Vorsteuerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine ausgeführt wird, wobei die Drehzahl der Brennkraftmaschine von einem aktuellen ersten Drehzahlniveau N_l auf ein der momentanen Drehzahl des Antriebstrangs und damit des Elektroantriebs entsprechendes zweites Drehzahlniveau N_2 angehoben wird, und zwar durch Vorgabe eines Drosselklappensollwertes TSP_SP der Drosselklappe. Anschließend werden über die Kupplung die Antriebswellen der Brennkraftmaschine mit des Elektromotors miteinander gekoppelt. Die Position der Drosselklappe wird durch einen Lageregler eingestellt. Die Vorsteuerung kann für ein vorbestimmtes Zeitintervall δt durchgeführt werden. Der der Drosselklappensollwert TSP SP kann kleiner sein als ein maximal möglicher öffnungswinkel der Drosselklappe.

Hierbei kann von Vorteil sein, dass durch das zeitliche Begrenzen auf ein Zeitintervall δt der Vorsteuerung des Drosselklappenwinkels TSP SP, welcher kleiner ist als der maximal mögliche Drosselklappenwinkel, die Drehzahl der Brennkraftma- schine nur gerade so weit angehoben wird, bis das gewünschte Drehzahlniveau N_2 im Wesentlichen erreicht ist. Der genaue Abgleich der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf die Drehzahl des Antriebstranges erfolgt dann über den Drehzahlregler, insbesondere den Leerlaufregier . Drehzahl-überschwinger kön- nen dadurch weitgehend vermieden werden. Somit kann das

Schließen der Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Elekt- roantrieb relativ schnell und ruckfrei erfolgen kann. Diese Vorsteuerung, d.h. das schnelle Anheben der Drehzahl auf ein

gewünschtes Drehzahlniveau durch Vorsteuern eines zeitlich begrenzten Drosselklappenwinkels, erlaubt eine schnelle Anhebung der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf das Niveau des Antriebstranges trotz einer hohen Systemtotzeit. Die nur teilweise öffnung der Drosselklappe ist ausreichend um einen hohen Drehzahlgradienten der Brennkraftmaschine zu erzielen. Der eingestellte öffnungswinkel ist jedoch auch ein Kompro- miss, um anschließend die Drosselklappe schnell wieder schließen zu können. Es wird deshalb von einer Vorsteuerung gesprochen, da zunächst das Drehzahlniveau schnell angehoben wird, und dann die Drehzahl der Brennkraftmaschine in bekannter Weise auf eine Solldrehzahl eingeregelt wird, bevor die Kupplung geschlossen wird.

Vorzugsweise ist das Zeitintervall δt im Wesentlichen proportional zu einer Summe einer von der Brennkraftmaschine aufzuwendenden kinetischen Energie δW _kin , um vom aktuellen ersten Drehzahlniveau N 1 auf das zweite Drehzahlniveau N 2 zu gelangen, und einer von der Brennkraftmaschine aufzuwendenden Energie W _Frict i _O n, um eine interne Reibung zu überwinden, wobei Werte für die kinetische Energie δW _kin und Werte für die Energie W _Frict i _o n jeweils in Kennfeldern abgelegt sein können. Dabei wird die Drosselklappe nur für das Zeitintervall δt, dessen Dauer von der Drehzahl des zweiten Drehzahlniveaus N 2 abhängig ist, geöffnet und danach wieder geschlossen.

Der Vorteil liegt hierbei darin, dass sich das Zeitintervall δt, während dessen die Drosselklappe so weit geöffnet wird, dass die Brennkraftmaschine gerade vom ersten Drehzahlniveau N l auf das zweite Drehzahlniveau N 2 angehoben wird, aus der von der Brennkraftmaschine aufzuwendenden kinetischen Energie δW _kin und der von der Brennkraftmaschine aufzuwendenden Reibungsenergie W _Frict ion ableiten lässt. Dadurch wird weitgehend vermieden, dass die Brennkraftmaschine eine für die Synchro- nisation, d.h. das synchrone Drehen der Antriebswelle der

Brennkraftmaschine mit der Antriebswelle des Elektroantriebes und dem Schließen der Kupplung, zu hohe Drehzahl erreicht (so genannte überschwinger) . Durch das Vermeiden eines über-

schwingens findet die Synchronisation von Bennkraftmaschine und Elektroantrieb in relativ kurzer Zeit und ohne Ruckein statt.

Eine Anforderung, die Antriebswelle der Brennkraftmaschine und die Antriebswelle des Elektroantriebs drehmomentenfest miteinander zu verbinden, besteht z.B. dann, wenn eine Versorgungsspannung für den Elektroantrieb unter einen Schwellenwert fällt, oder wenn von einem Nutzer eine solche Anfor- derung vorgegeben wird. Somit kann sichergestellt werden, dass der Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs nicht unterbrochen wird, wenn zum Beispiel die elektrische Versorgung für den Elektroantrieb nicht mehr ausreichend ist. Sollte der Nutzer mehr Leistung benötigen, als von dem Elektroantrieb zur Ver- fügung gestellt werden kann, dann liegt auch eine solche Anforderung, bei welcher die Brennkraftmaschine den Elektroantrieb unterstützen soll, vor.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Brennkraftma- schine mittels einer elektrischen Startvorrichtung gestartet wird, wenn eine entsprechende Anforderung in der Steuereinheit vorliegt. Dabei sorgt die Startvorrichtung dafür, dass die Brennkraftmaschine relativ schnell auf eine gewünschte Drehzahl gebracht wird, um den Verbrennungsprozess selbstän- dig aufrechtzuerhalten.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorzugsweise nach Ablauf einer festgelegten Zeitdauer (δt) ein Sollmoment der Brennkraftmaschine sprungartig auf einen niedrigen Wert redu- ziert, um so ein überschwingen der Drehzahl über eine Zieldrehzahl zu vermeiden, so dass die Synchronisation von Bennkraftmaschine und Elektroantrieb in relativ kurzer Zeit stattfinden kann.

Wenn sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Bereich der Zieldrehzahl befindet, wird die Drosselklappe schnell geschlossen, so dass auch der Saugrohrdruck im Saugrohr fällt. Wenn der Saugrohrdruck einen Schwellwert unterschreitet, kann

somit vorzugsweise von der Vorsteuerung auf das Regeln der Drehzahl gewechselt werden. In weiterer Ausgestaltung kann dann, das heißt nach dem Regeln auf eine Zieldrehzahl und nach dem Schließen der Kupplung, die Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine beendet und auf eine Drehmomentregelung der Brennkraftmaschine gewechselt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Hybridantriebanordnung, an welcher die vorliegende Erfindung erläutert wer- den soll;

Figur 2 ein Diagramm des Drehzahlverlaufs während des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Figur 3 ein Diagramm des Momentenverlaufs während des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hybridantriebanordnung 1 wie sie in ihren wesentlichen Punkten in der Einleitung schon beschrieben worden ist.

Figur 1 zeigt außerdem eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine 5 erforderliche Ansauganlage 7, welche aus einem Saugrohr 8 und vier Luftzuleitungen 9 besteht, wobei durch die Luftzuleitungen die durch das Saugrohr 8 angesaugte Luft jeweils Zylindern 11 der Brennkraftmaschine für den Verbren- nungsprozess zugeführt wird. Im Saugrohr 8 ist eine Drosselklappe 12 angeordnet, mit der die durch das Saugrohr 8 angesaugte Luftmenge reguliert werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das von der Steuereinheit 50 durchgeführt wird, wird anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert. An Stelle der einzigen Steuereinheit 50 können auch

mehrere separate Steuereinheiten angeordnet sein, welche jeweils die Steuerung von Startvorrichtung 40, Brennkraftmaschine 5, Elektroantrieb 3 und Getriebe 15 übernehmen.

Figur 2 zeigt ein Drehzahl-Diagramm, an welchem nun das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden soll.

In dem in Figur 2 dargestellten Diagramm ist der zeitliche Ablauf einer Fahrsituation dargestellt, welche in sechs anei- nanderfolgende und mit römischen Ziffern I bis VI markierte Zeitabschnitte unterteilt ist.

Auf der Abszisse 60 sind Zeitwerte aufgetragen (in Sekunden) , auf der Ordinate 70 Drehzahlwerte (in Umdrehungen pro Minu- te) , sowie Zustandswerte "0" und "1" für eine Kurve 63. Zu sehen sind weiterhin drei Kurven, welche mit Bezugszeichen 61, 62, und 63 bezeichnet sind, und folgende Bedeutungen haben : 61: Drehzahl der Brennkraftmaschine (strichpunktierte Linie); 62: Sollwert einer von der Brennkraftmaschine zu erreichenden Zieldrehzahl (durchgezogene Linie) ; und

63: Zustand = 1, wenn der Drehzahlregler, insbesondere der Leerlaufregier aktiv ist oder wenn die Vorsteuerung eingeschaltet ist, (gestrichelte Linie) .

Weiterhin sind das aktuelle, erste und das zweite Drehzahlniveau N_1,N_2 eingetragen (jeweils bei 300 und bei 1900).

In Zeitabschnitt I ist die Brennkraftmaschine 5 zunächst aus- geschaltet. Die Drehzahl ist null. Das Fahrzeug wird nur über den Elektroantrieb 3 bewegt.

Zu Beginn von Zeitabschnitt II (bei 22,5 s) entscheidet die Steuereinheit 50, dass der Elektroantrieb 3 durch die Brenn- kraftmaschine 5 unterstützt werden soll, da z.B. die Versorgungsspannung der Batterie 55 einen Schwellenwert unterschritten hat oder der Fahrer ein höheres Drehmoment anfordert (durch Druck auf ein Gaspedal) .

Zum Starten der Brennkraftmaschine 5 wird die elektrische Startvorrichtung 40 aktiviert (bei 22,6 s) . Durch eine Verzögerung in der Momentenabgabe der Startvorrichtung, bedingt durch das sich erst aufbauende Magnetfeld in der elektrischen Startvorrichtung, und einer Verzögerung in der Drehzahlerfassung der Brennkraftmaschine (die Drehzahl kann erst erfasst werden, wenn das Kurbelwellengeberrad eine bestimmte Position erreicht hat) , kommt es erst zu Beginn von Zeitabschnitt III zu einem Anstieg der Kurve 61 (Brennkraftmaschinendrehzahl), wobei die Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 auf einen Wert von ca. 300 Umdrehungen/Minute angehoben wird.

Ab Zeitabschnitt IV kommt es durch die Arbeitstakte der Brennkraftmaschine 5 zu einer Momentenfreisetzung und damit zur weiteren Erhöhung der Brennkraftmaschinendrehzahl. Ab diesem Zeitpunkt wird die Startvorrichtung 40 wieder deaktiviert. Die Brennkraftmaschine 5 befindet sich nun im Leerlauf, d.h. auf einem ersten Drehzahlniveau N_l . Die Drehzahl im Leerlauf kann zwischen 700 und 900 U/Minute liegen. Im

Leerlauf wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine von einem Drehzahlregler geregelt.

Um nun die Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 schnellstmöglich und vorzugsweise ohne überschwinger auf eine sprungartig heraufgesetzte Solldrehzahl (Kurve 62) anzuheben, welche dem prädiziertem zweiten Drehzahlniveau N_2 bei erfolgter Synchronisation entspricht, setzt nun die Vorsteuerung ein, die die Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine ablöst. Das zwei- te Drehzahlniveau kann im Bereich zwischen 1900 und 5000 U/min liegen. Versuche haben gezeigt, dass wegen hoher Systemtotzeit im Luftpfad der Zielkonflikt zwischen hoher Synchronisationsgeschwindigkeit und geringem Drehzahlüberschwingen mit einem Regelkreis nicht zu lösen ist.

Bei der Vorsteuerung wird die Drosselklappe vorzugsweise auf einen öffnungswinkel von etwa 40° eingestellt wird. Die Tatsache, dass die Drosselklappe auf einen öffnungswinkel von

etwa 40° eingestellt wird und nicht etwa vollständig geöffnet wird, liegt darin begründet, dass eine öffnung von 40° schon eine ausreichende Luftmenge für den Verbrennungsprozess zur Verfügung stellt, um einen ausreichenden Drehzahlgradienten zu erzielen. Im Gegensatz zur vollständigen öffnung der Drosselklappe wird für eine öffnung von nur 40° und das anschließende Schließen weniger Zeit beansprucht, was sich vorteilhaft auf eine kurze Zeitdauer des Synchronisationsprozesses auswirkt .

Die Steuerung der Drosselklappe wird von einem Lageregler ausgeführt. Der Sollwert für den öffnungswinkel der Drosselklappe ist in dem in Figur 3 dargestellten Diagramm anhand von Kurve 84 bei dem Zeitwert 22,7 zu erkennen.

Bevor nun die Wirkungsweise der Vorsteuer, insbesondere die Bestimmung des Zeitintervalls δt, erläutert wird, soll zunächst auf die Bestandteile des Diagramms in Figur 3 eingegangen werden.

Figur 3 zeigt im Wesentlichen ein Momenten-Diagramm der selben in Zeitabschnitte I bis VI unterteilten Fahrsituation in Ergänzung zum Drehzahl-Diagramm in Figur 2.

Auf der Abszisse 80 sind wiederum Zeitwerte aufgetragen (in Sekunden), auf der Ordinate 90 Drehmomentwerte (in Newtonmeter) für Kurve 85 und 86, Winkelwerte (in °) für den Sollwert der Drosselklappenöffnung für eine Kurve 84, Drehzahlwerte (in Umdrehungen pro Minute) für eine Kurve 81, sowie Zu- standswerte "0" und "1" für eine Kurve 83. Die Kurven haben folgende Bedeutungen:

81: Drehzahl der Brennkraftmaschine (punktierte Linie);

83: Zustand = 1, wenn der Drehzahlregler, insbesondere der Leerlaufregier aktiv ist, oder wenn die Vorsteuerung aktiv ist;

84: Drosselklappensollwerte (lange Striche);

85: Drehmomentenanforderung an die Brennkraftmaschine nach Schließen der Kupplung 20 und abgeschlossener Synchronisation (kurze Striche) ; und

86: Drehmomentensollwerte der Brennkraftmaschine während des Synchronisationsvorganges (strichpunktierte Linie) .

Wie oben bereits für Figur 2 beschrieben, setzt, da eine entsprechende Anforderung vorliegt, auch zu Beginn von Zeitabschnitt IV in Figur 3 die Vorsteuerung ein, d.h. Kurve 83 steigt an auf "1". Es handelt sich um einen Start der Brennkraftmaschine mit anschließender Synchronisation auf die Drehzahl des Antriebstranges, was im Sprung des Leerlaufdreh- zahl-Sollwertes von ca. 900 auf

2000 rpm (Figur 1) zum Ausdruck kommt. Zeitgleich wird die Drehmomentenanforderung 85 in der Art erhöht, dass über das Saugrohrmodell ein Drosselklappensollwert von etwa 40° (Kurve 84) als Eingangswert für den Drosselklappenlageregler ausgegeben wird.

Wie anhand von Kurve 86 zu sehen ist, springt der Drehmomentensollwert der Brennkraftmaschine während des Synchronisationsvorganges auf einen Wert von 130 Nm. Als Folge davon wird über das Saugrohrmodell ein Drosselklappensollwert ermittelt, welcher für eine öffnung der Drosselklappe sorgt. Die zeitliche Begrenzung δt der Vorsteuerung für den Sprung im Momentensollwert wird folgendermaßen aus Grundgleichungen der Drehbewegung einer Brennkraftmaschine ermittelt:

Die von der Brennkraftmaschine zu leistende Arbeit Wi_ _>2 , um vom Drehzahlniveau N 1 zu dem Drehzahlniveau N 2 zu gelangen, ergibt sich aus der Summe der Reibarbeit W _Frict i _O n und der auf ^¬ zuwendenden kinetischen Energie δW _kin , so dass gilt: Wi->2= W _FrlctlO n + δW _kln .

Bei konstantem Reibmoment ergibt sich für Reibarbeit bezogen auf die zu erreichende Synchronisationsdrehzahl:

W _F riction = TQ _Frict i _O n = f(N_2,...) und φ, wobei φ der während des Synchronisationsvorganges zurückgelegte Drehwinkel der Brennkraftmaschine ist.

wobei gilt TQ _Frictlon (N_2) = f (N_2, TCO, TOIL, TQ_LOSS_AD) und φ ein Drehwinkel ist.

Hierbei bezeichnen: TCO die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine; TOIL die öltemperatur der Brennkraftmaschine; sowie TQ LOSS AD Drehmomentverluste der Brennkraftmaschine aufgrund von Zusatzkomponenten wie z.B. Lenkhilfepumpe und Klimakompressor .

Für die zusätzliche kinetische Energie δW _kin ergibt sich mit dem Trägheitsmoment J der Brennkraftmaschine:

δW _kin = ^J(N ₂ ² -N?).

Unter Annahme einer konstanten Winkelbeschleunigung OC wäh- rend des Synchronisationsvorganges der Brennkraftmaschine, d.h. bei Erhöhen der Drehzahl von der ersten zur zweiten Drehzahl ergibt sich: φ = -(N ₁ +N ₂ )* At bzw. AW _1n , = J(N ₂ - N ₁ )* φ*— .

At

Durch Einset zen ergibt s ich :

TQ * φ = TQ _Pήclκm * φ + J(N ₂ - N _ι ) * φ * ± , woraus für die zeitliche Begrenzung des Momenteneingriffs folgt

TQ-TQ _F „„ _m

Dabei ist Tgeine Funktion der zweiten Drehzahl N2, dem prä- dizierten zweiten Drehzahlniveau N2 bei erfolgter Synchronisation, und wobei während der zeitlichen Begrenzung At TQ

dem Verlauf der Kurve 86 in Figur 3 entspricht, d.h. einen kurzzeitigen Wert von ca. 130 Nm erreicht.

Der Ausdruck J(N ₂ -N ₁ ) ist in einem Kennfeld der Steuerein- heit 50 abgelegt. Somit ist die Zeit, während der ein sprungartiger Momenteneingriff stattfindet, d.h. die Drosselklappe sprungartig geöffnet wird, auf At begrenzt, so dass es praktisch nicht zu einem überschwingen in der angeforderten Drehzahl der Brennkraftmaschine kommt.

Nach Ablauf von At wird der Momenteneingriff wieder sprungartig reduziert, wie der Verlauf von Kurve 86 in Figur 3 bei t=22,9 zeigt. Auf diese Weise wird die Drosselklappe wieder geschlossen und der Saugrohrdruck wird durch die Brennkraft- maschine reduziert. Durch das nur kurzzeitige öffnen und wieder Schließen der Drosselklappe kommt es zu einem Drehzahlanstieg der Brennkraftmaschine auf einen Wert nahe dem prädi- ziertem zweiten Drehzahlniveau N2.

Zu Beginn von Zeitabschnitt V in Figur 2 befindet sich die

Drehzahl dann bereits im Bereich des Sollwerts, über den zu diesem Zeitpunkt wieder aktivierten Drehzahlregler (Leerlaufregler) wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf das Drehzahlniveau der Kurve 62 feinjustiert. Es wird dann ein herkömmlicher Drehzahlregler, beispielsweise ein Leerlaufregier aktiviert, welcher ab Zeitabschnitt V für ein schnelles Einregeln der Drehzahl auf den Sollwert sorgt. Die Aktivierung des Drehzahlreglers zu Beginn von Abschnitt V erfolgt vorzugsweise, wenn der Saugrohrdruck unter einen Schwellwert gefallen ist, so dass für die Aktivierung des Drehzahlreglers gelten muss:

MAP < C THR MAP IS JUMP SLOW ,

wobei MAP den Saugrohrdruck und C_THR_MAP_IS_JUMP_SLOW einen Saugrohrdruck-Schwellwert bezeichnet .

Zu Beginn von Zeitabschnitt VI (siehe Figuren 2 und 3) hat die Brennkraftmaschine 5 eine zu der Drehzahl des Elektroan- triebs 3 synchrone Drehzahl erreicht, so dass die Kupplung 20 ohne eine merkliche Drehzahländerung des Antriebstranges ge- schlössen wird, und vom drehzahlgeregelten auf den momenten- geregelten Betrieb der Brennkraftmaschine 5 umgestellt wird, um den Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugs zu unterstützen. In Figur 3 ist dies durch das Zurückgehen der Kurve 86 (Drehmomentensollwerte der Brennkraftmaschine während des Synchro- nisationsvorganges) auf den Wert 0 und ein Ansteigen der

Drehmomentenanforderung (Kurve 85) an die Brennkraftmaschine nach dem Schließen der Kupplung 20 und abgeschlossener Synchronisation dargestellt. Das Ansteigen der Drehmomentenanforderung kann von einer erhöhten Momentenanforderung durch den Fahrer (Beschleunigungswunsch) oder durch die Anforderung, die Fahrzeugbatterie wegen Unterschreitung eines unteren Schwellwerts aufzuladen, herrühren.