Titel

Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs, der als primären Antrieb eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einen sekundären Antrieb umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Hybridantriebsstrang mit einem primären Antrieb, der als Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern ausgeführt ist, und mit einem sekundären Antrieb.

Stand der Technik

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 201 1 002 967 A1 ist ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein hydraulisch betriebener Energiewandler und ein mit brennbarem Gas betriebener Energiewandler zusammenwirken.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, den Komfort und/oder die Performance beim Betreiben eines Hybridantriebsstrangs, der als primären Antrieb eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einen sekundären Antrieb umfasst, zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs, der als primären Antrieb eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einen sekundären Antrieb umfasst, dadurch gelöst, dass in einem Schleppbetrieb des Hybridantriebsstrangs, in welchem die Brennkraftmaschine bei einer Fortbewegung des Hybridantriebsstrangs mitgeschleppt wird, alle Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden. Bei dem Hybridantriebsstrang handelt es sich vorzugsweise um einen leistungsverzweigten Hybridantriebsstrang, insbe- sondere um einen leistungsverzweigten Hydraulikhybridantriebsstrang. Bei einem leistungsverzweigten Hybridantriebsstrang trägt sowohl der primäre Antrieb als auch der sekundäre Antrieb zum Vortrieb eines mit dem Hybridantriebsstrang ausgestatteten Kraftfahrzeugs bei. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfin- dung werden im Schleppbetrieb des Hybridantriebsstrangs nicht nur einzelne Zylinder oder alle Zylinder einer von mehreren Zylinderbänken, sondern alle Zylinder der Brennkraftmaschine auf einmal abgeschaltet. Dadurch kann das

Schleppmoment der Brennkraftmaschine weitestgehend reduziert werden. Die Zylinderabschaltung von einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine ist zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 056 326 A1 an sich bekannt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit abgeschalteten Zylindern über eine erste Welle angetrieben wird, die einen Planetenträger eines Planetengetriebes drehfest mit mindestens einem angetriebenen Rad verbindet. Das Planetengetriebe umfasst in bekannter Art und Weise Planeten, die an dem Planetenträger drehbar angebracht sind. Das Planetengetriebe umfasst des Weiteren ein Sonnenrad und ein Hohlrad. Die Planeten des Planetengetriebes befinden sich sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad in Eingriff. Die Drehzahl der ersten Welle wird, wenn sich ein mit dem Hybridantriebsstrang ausgestattetes Kraftfahrzeug fortbewegt, durch die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen einer zweiten Welle und/oder einer dritten Welle frei gewählt werden, während die Drehzahl der ersten Welle von einer Fahrgeschwindigkeit des Hybridantriebsstrangs abhängt. Die zweite Welle ist vorteilhaft drehfest mit dem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden. Die dritte Welle ist vorteilhaft drehfest mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle mit einer festen Drehzahl betrieben wird, solange die Brennkraftmaschine mit abgeschalteten Zylindern über die erste Welle angetrieben wird. Dadurch bleibt der Zusammenhang zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Motordrehzahl der Brennkraftmaschine erhalten. Gleich- zeitig wird durch die Anwendung der Zylinderabschaltung auf die gesamte Zylinderzahl der Brennkraftmaschine deren Schleppverlust minimiert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch ge- kennzeichnet, dass die dritte Welle mit einer Drehzahl von Null betrieben wird, solange die Brennkraftmaschine mit abgeschalteten Zylindern über die erste Welle angetrieben wird. Zum Realisieren der Drehzahl von Null kann die dritte Welle zum Beispiel festgebremst werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine abwechselnd in einem optimalen Betriebspunkt betrieben und bei abgeschalteten Zylindern mitgeschleppt wird. Dadurch, dass die Brennkraftmaschine immer auf Drehzahl gehalten wird, besteht die Möglichkeit, abwechselnd die Brennkraftmaschine in einem Bestpunkt zu betreiben beziehungsweise mit geringen Verlusten zu schleppen. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine im Bestpunkt kann vorteilhaft Energie in einem Hydraulikspeicher dazwischen gespeichert werden. Beim Schleppen kann aufgrund der geringen Verluste vorteilhaft gespeicherte Energie aus dem Hydraulikspeicher abgerufen werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die über die erste Welle angetriebene Brennkraftmaschine durch Einschalten der abgeschalteten Zylinder aktiviert wird, um bedarfsabhängig Drehmoment bereitzustellen. Ein herkömmlicher Startvorgang der Brennkraftmaschine kann vorteilhaft entfallen.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Bei dem Computer handelt es sich zum Beispiel um ein Steuergerät, das in ein Kraftfahrzeug integriert ist. Das Steuergerät wird auch als elektrische Kontrolleinheit beziehungsweise elektronische Kontrolleinheit bezeichnet.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Steuergerät mit einem derartigen Com- puterprogrammprodukt. Das Steuergerät ist vorzugsweise in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Hydraulikhybridfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Hydraulikhybridantrieb.

Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Hybridantriebsstrang mit einem primären Antrieb, der als Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern ausgeführt ist, und mit einem sekundären Antrieb, alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass eine Motorsteuerung so mit der Brennkraftmaschine verbunden und/oder programmiert ist, dass in einem Schleppbetrieb des Hybridantriebsstrangs, in welchem die Brennkraftmaschine bei einer Fortbewegung des Hybridantriebsstrangs mitgeschleppt wird, alle Zylinder der Brennkraftmaschine, insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren, abgeschaltet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der einzigen beiliegenden Figur ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vereinfacht dargestellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der beiliegenden Figur ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit angetriebenen Rädern 2, 5 vereinfacht dargestellt. Die angetriebenen Räder 2, 5 sind zum Beispiel über ein Differenzial 3 antriebsmäßig an den Hydraulikhybridantriebsstrang 1 angebunden. Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst einen primären Antrieb 4, der zum Beispiel eine drei Zylinder 7, 8, 9 umfassende Brennkraftmaschine 6 aufweist, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Die Räder 2, 5 können alleine durch den primären Antrieb 4 angetrieben werden.

Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst des Weiteren einen sekundären Antrieb 10. Der sekundäre Antrieb 10 umfasst eine erste Hydraulikmaschine 1 1 und eine zweite Hydraulikmaschine 12. Die beiden Hydraulikmaschinen 1 1 und 12 sind eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden. Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist.

Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen 1 1 und 12 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hydraulikspeicher 17, der als Hochdruckspeicher ausgeführt ist und Hydraulikmedium enthält, das mit Hochdruck beaufschlagt ist. Durch insgesamt sechs Rechtecke 18 sind Ventileinrichtungen bezeichnet, die in bekannter Art und Weise den Betrieb des sekundären Antriebs 10 mit den beiden Hydraulikmaschinen 1 1 und 12 ermöglichen.

Ein Getriebe 20 ist zwischen den primären Antrieb 4 und den sekundären Antrieb 10 geschaltet. Das Getriebe 20 ist als Planetengetriebe mit einem Hohlrad 30, einem Sonnenrad 32 und Planetenrädern 34 ausgeführt. Die Planetenräder 34 sind an einem Planetenträger 35 drehbar angebracht.

Eine erste Welle 21 ist über eine Zahnradstufe drehfest mit dem Planetenträger 35 verbunden. Die erste Welle 21 ist an ihrem in der Figur rechten Ende über eine Verbindungswelle drehfest mit dem Differenzial 3 verbunden.

Eine zweite Welle 22 ist drehfest mit dem Hohlrad 30 des Planetengetriebes 20 verbunden. Die zweite Welle 22 ist zum Beispiel über eine (nicht dargestellte) Kupplungs-, Brems- und/oder Synchronisiereinrichtung antriebsmäßig mit dem primären Antrieb 4 verbindbar. Eine dritte Welle 23 ist drehfest mit dem Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 20 verbunden.

Eine vierte Welle 24 ist über weitere Zahnradstufen drehfest mit der ersten Welle 21 verbunden. Die vierte Welle 24 ist unter Zwischenschaltung einer Kupplungsund/oder Synchronisiereinrichtung, zum Beispiel einer Trennkupplung, antriebs- beziehungsweise abtriebsmäßig mit der zweiten Hydraulikmaschine 12 verbunden. Die zweite Hydraulikmaschine 12 kann zum Beispiel als Hydraulikmotor betrieben werden, um im Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem Hydraulikhybridan- triebsstrang 1 Bremsenergie zu rekuperieren. Das Kraftfahrzeug mit dem Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst eine Hybridsteuerung 48 und eine Motorsteuerung 50. Durch einen strichpunktierten Dop- pelpfeil 53 ist angedeutet, dass die Hybridsteuerung 48 steuerungsmäßig mit der Motorsteuerung 50 verbunden ist. Die Hybridsteuerung 48 und die Motorsteuerung 50 können in einem zentralen Steuergerät kombiniert sein. Durch einen Doppelpfeil 56 ist angedeutet, dass die Hybridsteuerung 48 zur

Steuerung des Hydraulikhybridantriebsstrangs 1 dient. Durch einen Doppelpfeil 57 ist angedeutet, dass die Motorsteuerung 50 zur Steuerung des primären Antriebs 4 mit der Brennkraftmaschine 6 dient. Bei dem in der Figur dargestellten Hybridantriebsstrang 1 ist die Brennkraftmaschine 6 über die zweite Welle 22, das Planetengetriebe 20 und die erste Welle 21 sowie das Differenzial 3 mit den angetriebenen Rädern 2 und 5 verbunden. Insofern besteht eine Verbindung zwischen einer rotatorischen Bewegung der Brennkraftmaschine 6 und einer translatorischen Fortbewegung eines mit dem Hybridantriebsstrang 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs, wenn sich dieses bewegt.

Bei einer Bewegung oder Fortbewegung des Kraftfahrzeugs muss die Brennkraftmaschine 6, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, mitgeschleppt werden, wenn die Brennkraftmaschine 6 nicht befeuert wird. Gemäß einem we- sentlichen Aspekt der Erfindung werden sämtliche Zylinder 7 bis 9 der Brennkraftmaschine 6 abgeschaltet, um die Verluste beim Mitschleppen der Brennkraftmaschine 6 weitestgehend zu reduzieren.

Die Brennkraftmaschine 6 kann mit abgeschalteten Zylindern 7 bis 9 ohne große Verluste mitgeschleppt werden, wenn das Kraftfahrzeug zum Beispiel rollt oder aktiv durch den sekundären Antrieb 10 angetrieben wird. Die Zylinderabschaltung liefert darüber hinaus den Vorteil, dass die Brennkraftmaschine 6 bedarfsabhängig innerhalb kürzester Zeit aktiviert werden kann, um Drehmoment bereitzustellen.

Dadurch wird die Performance des Hybridantriebsstrangs 1 für den Fahrer erheblich verbessert. Gleichzeitig kann die Anzahl der Startvorgänge im Betrieb des Hybridantriebsstrangs 1 reduziert werden. Besonders vorteilhaft bleibt ein Zusammenhang zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 6 erhalten. Im Zusammenspiel mit weiteren Antriebsmaschinen, wie den beiden Hydraulikmaschinen 1 1 und 12, und einem Energiespeicher, wie dem Hochdruckspeicher 17, kann zudem ein Verbrauchsvorteil durch eine Betriebspunktverschiebung erzielt werden. Das kann zum Beispiel durch einen ständigen Wechsel zwischen einer Befeuerung und einem Schleppen der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors 6 erreicht werden.

Während die Drehzahl der ersten Welle 21 durch die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt ist, kann die Drehzahl der zweiten Welle 22 oder der dritten Welle 23 frei gewählt werden. Mit der erfindungsgemäßen Betriebsstrategie wird für die dritte Welle 23 eine feste Drehzahl, von zum Beispiel null Umdrehungen pro Minute, gewählt.

Die dem Verbrennungsmotor 6 zugeordnete zweite Welle 22 dreht sich. Dadurch bleibt der Zusammenhang zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 6 erhalten. Gleichzeitig wird durch die Zylinderabschaltung sämtlicher Zylinder 7 bis 9 des Verbrennungsmotors 6 dessen Schleppverlust minimiert.

Bei Bedarf kann der Verbrennungsmotor 6 mit den abgeschalteten Zylindern 7 bis 9 sofort Drehmoment liefern. Dabei wird der Verbrennungsmotor 6 durch das über die erste Welle 21 von den Rädern 2, 5 kommende Drehmoment angetrieben.

Dadurch, dass der Verbrennungsmotor 6 immer auf Drehzahl gehalten wird, besteht zum einen die Möglichkeit, den Verbrennungsmotor 6 in Bestpunkt zu betreiben, wobei vorteilhaft Energie in dem Hochdruckspeicher 17 zwischengespeichert werden kann. Zum anderen kann der Verbrennungsmotor 6 mit geringen Verlusten mitgeschleppt werden. Dabei kann vorteilhaft gespeicherte Energie aus dem Hochdruckspeicher 17 abgerufen werden.