Zillmer, Michael (Im Schrotmorgen 18, Sickte, 38173, DE)
Pott, Ekkehard (Westring 33, Gifhorn, 38518, DE)
Prochazka, David (Vesel u Sobotky 14, Libosovice, 50745, CZ)
Skoda, Auto A. S. (Václava Klementa 869, Mladá Boleslav, 29360, CZ)
Holz, Matthias (Am Löbner 28, Lehre, 38165, DE)
Zillmer, Michael (Im Schrotmorgen 18, Sickte, 38173, DE)
Pott, Ekkehard (Westring 33, Gifhorn, 38518, DE)
Prochazka, David (Vesel u Sobotky 14, Libosovice, 50745, CZ)
| 1. | Vorrichtung zum MotorstoppMotorstart von Hybridfahrzeugen, umfassend eine Brennkraftmaschine und eine mit der Brennkraftmaschine gekoppelte ElektroMaschine, die wahlweise generatorisch oder motorisch betreibbar ist, wobei zur Einleitung eines Motorstopps bei einer StartStoppAutomatik die Motordrehzahl (nmot) erfassbar ist und mit einer Grenzdrehzahl vergleichbar ist, wobei bei einem Absinken der Motordrehzahl (nmot) auf die Grenzdrehzahl der Motorstopp eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der Grenzdrehzahl die ElektroMaschine in den motorischen oder generatorischen Betrieb umgeschaltet wird, wobei die ElektroMaschine die Grenzdrehzahl aufnimmt, wohingegen die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird oder abgeschaltet bleibt und die ElektroMaschine die Brennkraftmaschine in den Motorstopp überführt. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstopp der ElektroMaschine momenten und/oder drehzahlgeregelt erfolgt. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstellposition der Brennkraftmaschine durch die Drehwinkelregelung der ElektroMaschine definiert einstellbar ist. |
| 4. | Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wiederanlassen der Brennkraftmaschine eine Pedalaktivität erfassbar ist, in deren Abhängigkeit die Brennkraftmaschine durch die ElektroMaschine wieder gestartet wird. |
| 5. | Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe die Betätigung der Kupplung erfasst wird. |
| 6. | Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Startvorgang beim Schließen der Kupplung erfolgt. 7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim öffnen der Kupplung der Wechselrichter der ElektroMaschine aktiviert und der Magnetisierungsstrom der ElektroMaschine aufgebaut wird. |
| 7. | Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ElektroMaschine als KurbelwellenStartergenerator ausgebildet ist. |
| 8. | Verfahren zum MotorstoppMotorstart von Hybridfahrzeugen mittels einer Brennkraftmaschine und einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten Elektro Maschine, die wahlweise generatorisch oder motorisch betreibbar ist, wobei zum Einleitung eines Motorstopps bei einer StartStoppAutomatik die Motordrehzahl (nmol) erfassbar ist und mit einer Grenzdrehzahl vergleichbar ist, wobei bei einem Absinken der Motordrehzahl (nmot) auf die Grenzdrehzahl der Motorstopp eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der Grenzdrehzahl die ElektroMaschine in den motorischen oder generatorischen Betrieb umgeschaltet wird, wobei die ElektroMaschine die Grenzdrehzahl aufnimmt, wohingegen die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird oder abgeschaltet bleibt und die ElektroMaschine die Brennkraftmaschine in den Motorstopp überführt. |
| 9. | Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstopp der Elektro Maschine momenten und/oder drehzahlgeregelt erfolgt. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstellposition der Brennkraftmaschine durch die Drehwinkelregelung der ElektroMaschine definiert eingestellt wird. |
| 11. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wiederanlassen der Brennkraftmaschine eine Pedalaktivität erfasst wird, in deren Abhängigkeit die Brennkraftmaschine durch die ElektroMaschine wieder gestartet wird. |
| 12. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe die Betätigung der Kupplung erfasst wird. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Startvorgang beim Schließen der Kupplung erfolgt. 5) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen der Kupplung der Wechselrichter der ElektroMaschine aktiviert und der Magnetisierungsstrom der ElektroMaschine aufgebaut wird. |
Verfahren und Vorrichtung zum Motorstopp-Motorstart von Hybridfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Motorstopp-Motorstart von Hybridfahrzeugen.
Bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb wird der Verbrennungsmotor in Stillstandphasen über eine entsprechende Start-Stopp-Funktion zur erweiterten Kraftstoffverbrauchseinsparung in der Regel abgestellt. Da Hybridfahrzeuge anstelle des konventionellen Anlassers über deutlich leistungsstärkere Elektromotoren verfügen, ist der automatische Motorstart nach einer Start- Stopp-Phase mit hohem Komfort möglich.
Der automatische Stopp-Betrieb bei Hybridfahrzeugen wird im Allgemeinen erst eingeleitet, wenn sich der Motor im Bereich der Leerlaufdrehzahl befindet bzw. diese erreicht hat. Hierdurch wird aber der Verbrennungsmotor aus einer eventuell vorher eingeleiteten Schubabschaltungsphase durch den Leerlaufregler oberhalb der Leerlaufdrehzahl (Wiedereinsetzdrehzahl) abgefangen und auf die angeforderte Leerlaufdrehzahl herabgeführt. Dies ist notwendig, da nach Unterschreiten der Wiedereinsetzdrehzahl die Motordrehzahl unkontrolliert abfallen würde und es im worst case zum Abwürgen des Motors käme. Neben der Belastung der Lager ist ein derartiges ruckartiges Abschalten unter Komfortgesichtspunkten nicht wünschenswert. Allerdings reduziert dieses Vorgehen den maximalen Verbrauchsvorteil, welcher durch den Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht werden kann, um die Dauer des aktiven Leerlaufreglers.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Motorstopp-Motorstart von Hybridfahrzeugen zu schaffen, mittels derer bei gleichbleibendem bzw. gesteigertem Komfort der Verbrauch von Kraftstoff reduziert wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu wird bei Erreichen einer Grenzdrehzahl die Elektro-Maschine in den motorischen oder generatorischen Betrieb umgeschaltet, wobei die Elektro-Maschine die Grenzdrehzahl aufnimmt, wohingegen die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird oder abgeschaltet bleibt und die Elektro-Maschine die Brennkraftmaschine in den Motorstopp • überführt. Durch die Aufnahme der Motordrehzahl durch die Elektro-Maschine kann die Motordrehzahl definiert auf Null geregelt werden, weshalb die Brennkraftmaschine nicht befeuert werden muss. Dabei sei angemerkt, dass die Grenzdrehzahl, bei der die Elektro- Maschine die Motordrehzahl aufnimmt, auch oberhalb oder unterhalb der Wiedereinsetzdrehzahl gemäß dem Stand der Technik liegen kann. Vorzugsweise nimmt die Elektro-Maschine die Motordrehzahl im generatorischen Betrieb auf, da dadurch noch Rekuperationsenergie gewonnen werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Motorstopp der Brennkraftmaschine über die Elektro-Maschine momenten- und/oder drehzahlgeregelt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Abstellposition der Brennkraftmaschine durch die Drehwinkelregelung der Elektro-Maschine definiert einstellbar. Hierdurch ist die Position der Zylinder der Brennkraftmaschine bekannt, so dass ein Neustart der Brennkraftmaschine vereinfacht wird.
Der Wiederstart des Verbrennungsmotors nach der Einleitung eines automatischen Stopp- Betriebes kann über verschiedene Verfahren erfolgen. So kann bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe das Lösen des Bremspedals oder das Betätigen des Gaspedals als Signal für den Wiederstart verwendet werden. Hierbei muss dann jedoch durch die Getriebesteuerung sichergestellt werden, dass kein Gang eingelegt ist bzw. kein Kraftschluss in einer automatisierten Kupplungseinheit vorliegt. Bei einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe kann der Startvorgang über das Durchtreten des Kupplungspedals initiiert werden. In diesem Fall muss vor dem Beginn des Startvorgangs gewährleistet sein, dass die Kupplung voll getrennt ist und/oder dass kein Gang eingelegt ist, was beispielsweise mittels eines Gangsensors erfassbar ist.
Um auch im Stopp-Betrieb ein möglichst großes Verbraucheinsparpotential zu nutzen, wird weiterhin vorgeschlagen, den Wiederstart des Verbrennungsmotors nicht bereits bei Beginn der Kupplungsbetätigung „Kupplung öffnet" durchzuführen, sondern erst bei Erkennen „Kupplung schließt". Diese Unterscheidung ist beispielsweise durch einen so genannten Interlockschalter gewährleistet, wobei sowohl die Kupplungsposition „Kupplung voll geöffnet" sowie „Kupplung voll geschlossen" detektiert wird. Hierdurch wird auch bei stehendem Fahrzeug und vollständig getretener Kupplung (z.B. Ampelstopp) der maximale Verbrauchsvorteil realisiert, in dem der Verbrennungsmotor erst gestartet wird, wenn der Fahrer das Kupplungspedal löst. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bereits beim Öffnen der Kupplung der Wechselrichter der Elektro-Maschine aktiviert und der Magnetisierungsstrom der Elektro- Maschine bis zu einem frei applizierbaren Wert bzw. bis zum maximal notwendigen Wert für den Start aufgebaut. Hierdurch kann dann der Motorstartvorgang relativ zeitgleich mit dem Schließen der Kupplung erfolgen.
Die Elektro-Maschine ist vorzugsweise als Kurbelwellen-Startergenerator ausgebildet, um die bei der Aufnahme der Motordrehzahl auftretenden Momente besser abfangen zu können.
Die Steuerung von Brennkraftmaschine und Elektro-Maschine erfolgt vorzugsweise über ein Steuergerät. Dabei kann die Funktion in das Steuergerät der Brennkraftmaschine oder der Elektro-Maschine integriert werden. Ebenso ist es jedoch möglich, ein separates Steuergerät vorzusehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
Fig. 1 einen Verlauf der Drehzahl nmot über der Zeit t bei einem Motorstopp mit Start- Stopp-Automatik (Stand der Technik) und
Fig. 2 einen Verlauf der Drehzahl nmot bei dem erfindungsgemäßen Motorstopp.
Bevor die Erfindung näher erläutert wird, soll zunächst anhand der Fig. 1 der Stand der Technik dargestellt werden. Vor dem Zeitpunkt tι liegt eine Schubabschaltung vor, d.h. die Brennkraftmaschine wird nicht mehr befeuert. Dabei sinkt die Motordrehzahl nmot bis zum Zeitpunkt ^ auf eine Wiedereinsetzdrehzahl nw. Bei Erreichen der Wiedereinsetzdrehzahl nw wird die Brennkraftmaschine wieder eingeschaltet und über den Leerlaufregler wird die Motordrehzahl bis auf die Leerlaufdrehzahl nLL zurückgeführt, was zum Zeitpunkt t2 erreicht wird. Erst nachdem die Leerlaufdrehzahl nLι_ erreicht wurde, wird zum Zeitpunkt t2 die Brennkraftmaschine abgeschaltet und die Motordrehzahl nmot fällt ungeregelt bis zu einem Zeitpunkt t3 auf Null ab.
In der Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Dabei befindet sich wieder die Brennkraftmaschine in der Schubabschaltung, wobei die Drehzahl nmot bis zum Zeitpunkt t, auf die Wiedereinsetzdrehzahl nw bzw. einen frei wählbaren Wert für eine Grenzdrehzahl abfällt. Zum Zeitpunkt U wird dann die Elektro-Maschine in den motorischen oder generatorischen Betrieb geschaltet und nimmt die Drehzahl nw bzw. die frei gewählte Grenzdrehzahl auf. Anschließend regelt die Elektro-Maschine die Motordrehzahl nmot drehzahl- bzw. momentengeregelt bis zum Zeitpunkt U ab, wobei tι vorzugsweise kleiner als t3 ist. Dabei erfolgt die Abregelung durch die Drehwinkelregelung der Elektro-Maschine definiert, so dass die genaue Abstellposition der Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt t4 bekannt ist.
Next Patent: METHOD FOR OPERATING A HYBRID MOTOR VEHICLE