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Title:
METHOD FOR THE OPERATION OF A HYBRID VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/054771
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for operating a hybrid vehicle, comprising a start-stop function, an internal combustion engine, a gearbox coupled thereto by means of an input shaft, an electric engine coupled to the input shaft, an output shaft of the gearbox at least indirectly coupled to the driven wheels, an electric energy storage device, a gearbox control device, during the start-stop function, the internal combustion engine is coupled at the beginning of a stop phase and is restarted at the end of the stop phase, and a brake with which the hybrid vehicle is stopped at least during the stop phase, a start function with which the internal combustion engine is started by means of the electric engine at the end of the stop phase. The claimed method is characterised in that the gearbox as well as the electric engine is controlled by the gearbox control device, the driving of the hybrid vehicle is controlled by the gearbox control device after a stop phase, wherein the moment in time for releasing the brake is predetermined by the gearbox control device, the moment in time being determined in the gearbox control device in accordance with the presently available torque on the output shaft and at least based on the inclination of the carriageway.

Inventors:
LAZARENKA VITALI (DE)
LINDENMAIER JOCHEN (DE)
GROSS BERND (DE)
GÖTTE JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/073263
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
September 15, 2017
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
International Classes:
B60W10/06; B60K6/48; B60L15/20; B60W10/08; B60W10/184; B60W20/40; B60W30/18; F02N11/08
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (1 ), mit

einer Stopp-Start-Funktionalität,

einer Verbrennungskraftmaschine (2),

einem mit dieser über eine Eingangswelle (3) gekoppeltes Getriebe (5), eine mit der Eingangswelle (3) gekoppelte elektrische Maschine (4), einer mit angetriebenen Rädern (12) zumindest mittelbar gekoppelten Ausgangswelle (1 1 ) des Getriebes (5),

einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (8),

einem Getriebesteuergerät (6),

in dem Rahmen der Stopp-Start-Funktionalität zu Beginn einer Stopp- Phase die Verbrennungskraftmaschine (2) abgestellt und zum Ende der Stopp-Phase wieder gestartet wird, sowie

einer Haltebremse, mittels welcher das Hybridfahrzeug (1 ) zumindest während der Stopp-Phase festgebremst wird,

einer Start-Funktion, bei welcher die Verbrennungskraftmaschine (2) mittels der elektrischen Maschine (4) am Ende der Stopp-Phase gestartet wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

über das Getriebesteuergerät (6) neben dem Getriebe (5) auch die elektrische Maschine (4) angesteuert wird,

das Anfahren des Hybridfahrzeugs (1 ) nach einer Stopp-Phase über das Getriebesteuergerät (6) gesteuert wird, wobei

der Zeitpunkt zum Lösen der Haltebremse durch das

Getriebesteuergerät (6) vorgegeben wird, wobei

der Zeitpunkt in Abhängigkeit des aktuell verfügbaren Drehmoments an der Ausgangswelle (1 1 ) und zumindest anhand der Fahrbahnneigung in dem Getriebesteuergerät (6) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Fahrbahnneigung mittels eines in das Getriebe (5) integrierten

Neigungssensors (10) und/oder einer rechnerischen Abschätzung der Fahrbahnneigung ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

neben der Fahrbahnneigung die Fahrzeugmasse beim Ermitteln des Zeitpunkts berücksichtigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die

Fahrzeugmasse zum aktuellen Zeitpunkt anhand eines

Schätzalgorithmus in dem Getriebesteuergerät (6) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Fahrbahnneigung die Stopp-Dauer des Hybridfahrzeugs (1 ) in der aktuellen Stopp-Phase und/oder der Füllgrad eines

hydrodynamischen Wandlers in dem Getriebe (5) beim Ermitteln des Zeitpunkts berücksichtigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstellen der Verbrennungskraftmaschine (2) und das Starten der Verbrennungskraftmaschine (2) über das Getriebesteuergerät (6) drehzahlgeregelt geführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Starten der Verbrennungskraftmaschine (2) diese über die elektrische Maschine (4) bis zum Erreichen ihrer Leerlaufdrehzahl angetrieben wird, wobei das von der elektrischen Maschine (4) aufgebrachte Drehmoment in Phasen der Rotation einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine (2), indem die Verbrennungskraftmaschine (2) bereits selbst Drehmoment aufbringt, um den von der Verbrennungskraftmaschine (2) erzeugten Betrag des Drehmoments reduziert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine (2) zumindest zeitweise ein Bremsmoment durch die elektrische Maschine (4) im generatorischen Betrieb aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das

Bremsmoment mittels der elektrische Maschine (4) zumindest immer dann aufgebracht oder erhöht wird, wenn sich das aktuell von der Verbrennungskraftmaschine (2) selbst erzeugte Bremsmoment während der Rotation der Kurbelwelle gegenüber einem davor liegenden

Zeitabschnitt verringert hat.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Eingangswelle (3) zwischen der Verbrennungskraftmaschine (2) und der elektrischen Maschine (4) ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet wird.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren des Hybridfahrzeugs (1 ) nach einer Stopp-Phase in Abhängigkeit des verfügbaren Ladezustands der elektrischen

Energiespeichereinrichtung motorisch Leistung über die elektrische Maschine (4) zur Verfügung gestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das für den Fall, dass über die elektrische Maschine (4) aufgrund eines

Ladezustands der elektrischenEnergiespeichereinrichtung (8) unter einem vorgegebenen Grenzwert keine mechanische Leistung motorisch erzeugt werden soll, der Ladezustand aber oberhalb einer Minimalladung ist, die elektrische Maschine (4) mit einer ihrer Verlustleistung entsprechenden Leistung versorgt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Maschine (4) eine permanent erregte

Synchronmaschine mit vergrabenen Magneten verwendet wird.

Description:
Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Hybridfahrzeuge sind aus dem Bereich der Personenkraftwagen soweit aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Zunehmend werden

Hybridfahrzeuge aber auch im Bereich der Nutzfahrzeuge eingesetzt, beispielsweise bei kleinen Nutzfahrzeugen und insbesondere bei

Nutzfahrzeugen, welche sehr häufig gestartet und wieder angehalten werden. Beispielhaft sollen hier Lieferfahrzeuge oder insbesondere Omnibusse erwähnt werden, vor allem Omnibusse, welche im Linienbetrieb innerhalb von Städten betrieben werden. Die bisher in Nutzfahrzeugen eingesetzten Hybridsysteme, welche in der Lage sind, eine Stopp-Start-Funktionalität zu ermöglichen, um möglichst wenig Emissionen und Treibstoffverbrauch zu verursachen, sind dabei typischerweise von den Fahrzeugherstellern aufgebaut. Dies erfordert eine außerordentlich komplexe Ansteuerung und Kommunikation zwischen den einzelnen Elementen des Antriebsstrangs sowie den Eingabemitteln des Fahrers, beispielsweise

Bremspedale, Gaspedale, Haltestellenbremseinrichtungen und dergleichen. All dies ist außerordentlich aufwändig und muss darüber hinaus in detaillierter Abstimmung mit den Abläufen innerhalb des Antriebsstranges und hier insbesondere innerhalb des Getriebes erfolgen. Die Aufbauten sind daher hochkomplex und dementsprechend störanfällig und teuer.

Ein Nachteil dieser Aufbauten besteht beispielsweise darin, dass sie beim Wiederanfahren des Fahrzeugs nach einer Stopp-Phase dazu neigen, beispielsweise im Falle des Wiederanfahrens auf abschüssiger Fahrbahn an dieser für den Fahrer gefühlt„festzukleben", sodass das Anfahren erst nach einem Gas geben erfolgt, was mit einem herkömmlichen Fahrzeug auf abschüssiger Fahrbahn so nicht notwendig wäre.

Vergleichbar kommt es bei Ansteigen der Fahrbahn sehr häufig zu einem leichten Zurückrollen des Fahrzeugs, was insbesondere bei einem Betrieb des Fahrzeugs als Omnibus höchst unerwünscht ist, weil damit gerechnet werden muss, dass hinter dem Bus Personen sind, welche durch das typischerweise nur für ein extrem kurzes Wegstück erfolgende Zurückrollen zwar nicht tatsächlich gefährdet, in ihrem Wohlbefinden jedoch durch die vermeintliche Bedrohung beeinträchtigt werden.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Stopp-Start-Funktionalität weiterzubilden, sodass es insbesondere die genannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Das Hybridfahrzeug mit der Stopp-Start-Funktionalität zur Nutzung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist im Wesentlichen wie ein Hybridfahrzeug im Stand der Technik aufgebaut. Es verfügt über eine

Verbrennungskraftmaschine, welche insbesondere im Nutzfahrzeugbereich häufig als Dieselmotor ausgebildet ist. Eine Ausgestaltung als Ottomotor oder insbesondere als Gasmotor ist ebenso denkbar. Dies gilt insbesondere für Omnibusse, für welche zunehmend Gasmotoren eingesetzt werden, um die Rußemissionen in den Innenstädten, in welchen diese als Linienbusse eingesetzt werden, zu reduzieren. Neben der Verbrennungskraftmaschine weist das typische Hybridfahrzeug eine elektrische Maschine auf, welche hier mit einer Eingangswelle eines Getriebes, welches mit der

Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist, verbunden sein soll. Die Verbindung zwischen dem Getriebe und der Verbrennungskraftmaschine kann dabei prinzipiell eine Kupplung aufweisen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich jedoch insbesondere auch Aufbauten, welche zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe keine Kupplung aufweisen. Eine Ausgangswelle des Getriebes ist dabei zumindest mittelbar mit

angetriebenen Rädern gekoppelt. Der Aufbau umfasst ferner eine elektrische Energiespeichereinrichtung, welche beispielsweise in Form einer Batterie und/oder in Form von Kondensatoren, insbesondere sogenannten

Superkondensatoren, ausgebildet sein kann.

Wie im Stand der Technik bereits erwähnt wird im Rahmen der Stopp-Start- Funktionalität zu Beginn einer Stopp-Phase die Verbrennungskraftmaschine abgestellt und am Ende der Stopp-Phase wieder gestartet. Eine Haltebremse, welche das Fahrzeug während der Stopp-Phase in seiner Position hält, ist hier ebenfalls vorhanden. Außerdem wird der Start der Verbrennungskraftmaschine mittels der elektrischen Maschine durchgeführt, sodass auf einen zusätzlichen Starter verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß wird über ein

Getriebesteuergerät neben dem Getriebe nun auch die elektrische Maschine angesteuert. Diese Ansteuerung der elektrischen Maschine„aus dem Getriebe heraus" hat den entscheidenden Vorteil, dass der Aufbau in Kenntnis der Abläufe im Getriebe in der Lage ist, die elektrische Maschine nach den „Wünschen" des Getriebes anzusteuern. Der Aufbau ist hinsichtlich der

Ansteuerung sehr effizient, da er zahlreiche Funktionalitäten in die

Steuerungskompetenz des Getriebesteuerungsgeräts überträgt. So kann das Getriebesteuergerät auch das Anfahren des Hybridfahrzeugs nach einer Stopp- Phase steuern. Dabei wird der Zeitpunkt zum Lösen der Haltebremse durch das Getriebesteuergerät vorgegeben. In Kenntnis der im Getriebesteuergerät verfügbaren Informationen wird dieser Zeitpunkt in Abhängigkeit des

Drehmoments an der Ausgangswelle und zumindest anhand der

Fahrbahnneigung in dem Getriebesteuergerät ermittelt. Im Getriebe

beziehungsweise dem Getriebesteuergerät liegen detaillierte Informationen über Drehzahl und Drehmomente innerhalb des Getriebes vor.

Dementsprechend kann über das Getriebesteuergerät auch bestimmt werden, welches Drehmoment im Bereich der Ausgangswelle und damit, bei Kenntnis der Übersetzungen zur Verteilung der Kraft auf die angetriebenen Räder, an den angetriebenen Rädern zur Verfügung gestellt werden kann.

Typischerweise weisen Getriebe dabei Neigungssensoren auf oder sind in der Lage, über einen Schätzalgorithmus die Fahrbahnneigung abzuschätzen. Die Fahrbahnneigung ist ein Maß dafür, wieviel Drehmoment an den angetriebenen Rädern benötigt wird, um das Hybridfahrzeug bewegen zu können. Unter Kenntnis des Drehmoments, welches an der Ausgangswelle verfügbar ist und des erforderlichen Drehmoments zum Bewegen des Fahrzeugs unter

Berücksichtigung der Fahrbahnneigung, lässt sich also der ideale Zeitpunkt zum Lösen der Haltebremse in dem Getriebesteuergerät bestimmen . Aus dem Getriebe heraus wird dann das Lösen der Haltebremse angefordert, sodass das Fahrzeug beispielsweise beim Anfahren bergab ohne„festzukleben" anfahren kann, und beim Anfahren bergauf anfährt, ohne dass ein Zurückrollen des Fahrzeugs oder eine zeitliche Verzögerung des Anfahrvorgangs auftritt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es nun ferner vorgesehen sein, dass neben der Fahrbahnneigung die Fahrzeugmasse beim Ermitteln des Zeitpunkts berücksichtigt wird. Die

Fahrzeugmasse kann dabei idealerweise über das Getriebesteuergerät oder ein anderes Steuergerät des Fahrzeugs prinzipiell bekannt sein, oder vorzugsweise für den aktuellen Betrieb abgeschätzt werden. Eine solche Abschätzung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass während der Fahrt bei bekannter Fahrbahnneigung und bekannter Fahrgeschwindigkeit über die zum Bewegen des Hybridfahrzeugs notwenigen Kräfte beziehungsweise Drehmomente auf die aktuelle Fahrzeugmasse rückgeschlossen wird. Ist nun neben der Neigung auch die zum aktuellen Zeitpunkt vorliegende

Fahrzeugmasse bekannt, dann kann die Bestimmung des Zeitpunkts zum

Lösen der Haltebremse noch effizienter erfolgen, als wenn nur beispielsweise anhand des zulässigen Gesamtgewichts oder des Leergewichts des Fahrzeugs eine tendenzielle Abschätzung der Fahrzeugmasse in die Bestimmung mit einfließt, wie es in der oben beschriebenen Ausführungsvariante der Fall sein kann.

Eine weitere Größe, welche insbesondere bei Getrieben mit einem Wandler mit in das Bestimmen des Zeitpunkts zum Lösen der Haltebremse einfließen können, ist beispielsweise die Stopp-Dauer beziehungsweise der Füllgrad des hydrodynamischen Wandlers. Dieser Füllgrad des hydrodynamischen Wandlers lässt sich prinzipiell messen. Idealerweise wird er jedoch über die Stopp-Dauer seit dem Abstellen des Fahrzeugs beziehungsweise seiner

Verbrennungskraftmaschine abgeschätzt. Eine solche Abschätzung ist außerordentlich einfach und effizient. Sie führt dazu, dass über das

Getriebesteuergerät ermittelt werden kann, welches Drehmoment zum jeweiligen Zeitpunkt an der Ausgangswelle bereitgestellt werden kann, da dieses neben der von der Verbrennungskraftmaschine gelieferten Leistung und der eingelegten Gangstufe selbstverständlich auch vom Füllgrad des

hydrodynamischen Wandlers abhängt, da dieser typischerweise beim Anfahren in der ersten Gangstufe beteiligt ist.

Neben diesem besonders effizienten und komfortablen Anfahren des

Hybridfahrzeugs nach einer Stopp-Phase lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee auch dahingehend nutzen, dass das Abstellen der Verbrennungskraftmaschine und das Starten der Verbrennungskraftmaschine über das Getriebesteuergerät

drehzahlgeregelt geführt wird. Ein solches drehzahlgeregeltes Führen des Abstellens oder des Startens der Verbrennungskraftmaschine ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Verbrennungskraftmaschine als Dieselaggregat ausgebildet ist. Vor allem aus dem Bereich der Dieselaggregate, welche in den einzelnen Zylindern eine entsprechend hohe Verdichtung aufweisen, ist es bekannt, dass diese vor allem beim Abstellen, und bis zu einem gewissen Grad auch beim Starten, dazu neigen, Drehschwingungen zu erzeugen. Dies liegt beispielsweise beim Abstellen daran, dass mit zunehmender Verdichtung ein zunehmendes Bremsmoment von dem Dieselaggregat erzeugt wird, welches sich nach dem Überschreiten des oberen Totpunkts des jeweiligen Kolbens wieder reduziert. Hierdurch kommt es zu einer erneuten Beschleunigung der Kurbelwelle, bis beim Erreichen des nächsten Verdichtungshubs wieder ein zunehmendes Abbremsen stattfindet. In der Praxis führt dies zu entsprechend starken Drehschwingungen, welche letzten Endes so stark werden können, dass das gesamte Hybridfahrzeug beim Abstellen der als Dieselaggregat ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine von den Drehschwingungen

„durchgerüttelt" wird. Dies mag bei einem gelegentlichen Abstellen nach Ende der Betriebszeit akzeptabel sein. Bei dem sehr häufigen Abstellen im Rahmen der Stopp-Start-Funktionalität ist dies, alleine schon aus Komfortgründen, so nicht akzeptabel.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zum Beheben der beschriebenen Problematik deshalb vorgesehen, dass beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zumindest zeitweise ein

Bremsmoment durch die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb aufgebracht wird. Ein solches Aufbringen von Bremsmoment während des Abstellens der Verbrennungskraftmaschine durch die elektrische Maschine kann die Schwankungen in dem Bremsmoment, welches von der

Verbrennungskraftmaschine selbst aufgebracht wird, ausgleichen.

Dementsprechend kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee vorgesehen sein, dass das Bremsmoment mittels der elektrischen Maschine zumindest immer dann aufgebracht wird, wenn sich das aktuell von der

Verbrennungskraftmaschine selbst erzeugte Bremsmoment während der Rotation der Kurbelwelle gegenüber einem davorliegenden Zeitpunkt verringert. Die elektrische Maschine sorgt dann dafür, dass diese Schwankungen im Bremsmoment der Verbrennungskraftmaschine ausgeglichen werden, sodass ein weitgehend konstantes Bremsmoment vorliegt. Hierdurch kommt es zu einem sehr schnellen und sehr komfortablen Abstellen der

Verbrennungskraftmaschine, indem dieses drehzahlgeregelt über die

elektrische Maschine des Hybridfahrzeugs unterstützt wird. Vergleichbares gilt nun im Wesentlichen auch beim Starten der

Verbrennungskraftmaschine, insbesondere wenn diese als Dieselaggregat ausgebildet ist. Auch dann kommt es zu gewissen Schwankungen in den von der Verbrennungskraftmaschine bereits lieferbaren Drehmomenten, welche sich ebenfalls in einer verstärkten Drehschwingung an der Kurbelwelle des Dieselaggregats äußern. Auch hier kann durch einen drehzahlgeregelten

Eingriff mittels der elektrischen Maschine, welche bei dem Verfahren ohnehin zum Starten der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, ein Ausgleich dieser schwankenden Drehmomente der Verbrennungskraftmaschine erzielt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es daher vorgesehen, dass beim Starten der Verbrennungskraftmaschine diese über die elektrische Maschine bis zum Erreichen ihrer Leerlaufdrehzahl angetrieben wird, wobei das von der elektrischen Maschine aufgebrachte Drehmoment in Phasen der Rotation einer Kurbelwelle, in denen die

Verbrennungskraftmaschine bereits selbst Drehmoment aufweist, um den von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Betrag des Drehmoments reduziert wird. Somit erfolgt ein außerordentlich schnelles und effizientes

„Hochschleppen" der Verbrennungskraftmaschine. Bereits von der

Verbrennungskraftmaschine erzeugtes Drehmoment wird dabei mitgenutzt. Ein von der Verbrennungskraftmaschine typischerweise schwankendes

Drehmoment wird durch ein antizyklisches Schwanken des Drehmoments der elektrischen Maschine in der Art ausgeglichen, dass ein weitgehend konstantes Drehmoment zum Hochschleppen der Verbrennungskraftmaschine vorliegt, sodass diese außerordentlich effizient, schnell und insbesondere ohne nennenswerte Drehschwingungen bis zu ihrer Leerlaufdrehzahl und damit bis zu ihrer vollen Betriebsfähigkeit beschleunigt wird. Der bei Nutzfahrzeugen mit Dieselaggregaten typische

Drehschwingungsdämpfer zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe kann auch hier gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des

erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden, und zwar zwischen der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise ihrer Kurbelwelle und der auf der Eingangswelle angeordneten elektrischen Maschine. Ein solcher

Drehschwingungsdämpfer erlaubt das oben beschriebene drehzahlgeregelte Anfahren und Abstellen der Verbrennungskraftmaschine ebenso. Darüber hinaus dämpft er unweigerlich auftretende Drehschwingungen der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine ab, sodass eine Ansteuerung der elektrischen Maschine einfacher ausgestaltet werden kann, als wenn diese auf der

Eingangswelle immer auch mit den Drehschwingungen der

Verbrennungskraftmaschine solang diese läuft beaufschlagt wäre Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es darüber hinaus vorgesehen, dass beim Anfahren des

Fahrzeugs nach einer Stopp-Phase in Abhängigkeit des verfügbaren

Ladezustands der elektrischen Energiespeichereinrichtung motorische Leistung über die Energiespeichereinrichtung zur Verfügung gestellt wird. Eine solche motorische Unterstützung des Anfahrens, welche häufig auch als„Boost" bezeichnet wird, wird also immer dann erlaubt und über das

Getriebesteuergerät entsprechend initiiert, wenn der dem Getriebesteuergerät über einen entsprechenden Datenbus bekannte Ladezustand der

Energiespeichereinrichtung dies erlaubt, wenn diese also ausreichend geladen ist. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es nun außerdem vorgesehen sein, dass für den Fall, dass die elektrische Maschine aufgrund eines Ladezustands der elektrischen Energiespeichereinrichtung unter einem vorgegebenen Grenzwert keine elektrische Leistung liefern soll, also nicht geboostet wird. Für diesen Fall kann es, sofern der Ladezustand der Energiespeichereinrichtung oberhalb einer Minimalladung ist, welche eine Tiefentladung der Energiespeichereinrichtung verhindert, vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine mit einer ihrer Verlustleistung entsprechenden Leistung versorgt wird. Diese Versorgung der elektrischen Maschine mit einer ihrer Verlustleistung entsprechenden Leistung sorgt dafür, dass die elektrische Maschine nicht mitgeschleppt werden muss, was Leistung von der

Verbrennungskraftmaschine benötigen würde. Vielmehr kann über das

Einspeisen von elektrischer Leistung in der Größenordnung der typischerweise auftretenden Verlustleistung der elektrischen Maschine diese drehmomentfrei geschaltet werden, sodass sie ohne nennenswertes Drehmoment mit der Eingangswelle umläuft und damit zur Leistungseinsparung der

Verbrennungskraftmaschine beiträgt. Hierdurch kann bei einer vergleichbaren Beschleunigung des Hybridfahrzeugs Treibstoff für die

Verbrennungskraftmaschine eingespart werden.

Die elektrische Maschine kann insbesondere als permanent erregte

Synchronmaschine ausgebildet sein. Eine solche permanent erregte

Synchronmaschine kann nun vorzugsweise mit sogenannten vergrabenen Magneten realisiert sein. Sie hat damit alle Vorteile der permanent erregten Synchronmaschine und hat durch den Aufbau mit vergrabenen Magneten geringere Schleppverluste als es eine permanent erregte Synchronmaschine ohne vergrabene Magnete oder eine andersartig aufgebaute elektrische Maschine hätte.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden auch anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter

Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben ist.

Die einzige beigefügte Figur zeigt dabei ein prinzipmäßig angedeutetes

Hybridfahrzeug, mit welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. In der phnzipmäßigen Darstellung der Figur ist ein Hybridfahrzeug 1 schematisch angedeutet. Es wird über einen nachfolgend näher beschriebenen Antriebsstrang angetrieben. Dieser umfasst im Wesentlichen eine Verbrennungskraftmaschine 2, welche vorzugsweise als Dieselaggregat oder als Gasmotor ausgebildet sein soll. Über eine Eingangswelle 3, welche optional einen hier nicht dargestellten Drehschwingungsdämpfer aufweisen könnte, und welche optional außerdem eine schaltbare Kupplung umfassen könnte, welche für das hier vorgesehene Verfahren jedoch nicht notwendig ist, ist die Verbrennungskraftmaschine 2 mit einer elektrischen Maschine 4 sowie einem Getriebe 5 verbunden. Das

Getriebe 5 soll vorzugsweise als Automatikgetriebe mit einem

Differentialwandler ausgebildet sein. Sowohl die elektrische Maschine 4 als auch das Getriebe 5 gehören zusammen mit einem Getriebesteuergerät 6 sowie zahlreichen weiteren elektrischen Komponenten, wie insbesondere einem Frequenzumrichter 7 zur Ansteuerung der elektrische Maschine 4, einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 8 sowie einem später noch näher erläuterten Energiewandler 9 und einem Neigungssensor 10 zu einem

Getriebesystem. In der Praxis bedeutet dies, dass dieses Getriebesystem als eine Baueinheit geliefert wird, welche über einen Kommunikationsanschluss zu dem Getriebesteuergerät 6 verfügt, welches entsprechend mit dem Fahrzeug verbunden werden muss, und welches im Bereich der Eingangswelle 3 mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden werden muss, insbesondere wenn das Getriebesystem den optionalen

Drehschwingungsdämpfer ebenfalls mit umfasst. Ausgangsseitig des

Getriebesystems befindet sich eine Ausgangswelle 1 1 , welche typischerweise mittelbar über ein Differential oder ähnliches mit angetriebenen Rädern 12 des Hybridfahrzeugs verbunden wird.

Sowohl der Frequenzumrichter 7 als auch der Neigungssensor 10 sowie die Energiespeichereinrichtung 8, welche beispielsweise als Batterie oder in Form von Kondensatoren ausgebildet sein kann, sind über einen hier mit 13 bezeichneten Datenbus, beispielsweise einen CAN-Bus, mit dem Getriebesteuergerät 6 verbunden. Vergleichbares gilt für den Energiewandler 9. All dies, einschließlich des hier gezeigten CAN-Bus 13, kann dabei in das Getriebesystem integriert ausgestaltet sein. Ohne dass dies in der Figur explizit zu erkennen ist, sind außerdem zwei

Drehzahlsensoren innerhalb des Getriebes 5, einmal an der Eingangswelle 3, und mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet sowie einmal an der Ausgangswelle 1 1 und mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet, mit dem Getriebesteuergerät 6 verbunden beziehungsweise werden über dieses hinsichtlich ihrer erfassten Werte ausgewertet.

Eine weitere Komponente des Getriebesystems kann der bereits

angesprochene Energiewandler 9, bevorzugt in der Form eines DC/DC- Wandlers 9 sein. Dieser ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Bordnetz des Hybridfahrzeugs 1 verbunden, welches im Wesentlichen durch einen angedeuteten elektrischen Verbraucher 16 symbolisiert wird. Das Bordnetz des Hybridfahrzeugs 1 umfasst außerdem eine angedeutete und hier mit 17 bezeichnete Fahrzeugbatterie, beispielsweise eine 12 V-Batterie, oder im Bereich der Nutzfahrzeuge typischerweise eine 24 V-Batterie. Die

elektrische Maschine 4 ist als eine permanent erregte Synchronmaschine mit vergrabenen Magneten ausgeführt, die eine hohe Leistungsdichte besitzt und sehr kompakt ausgeführt werden kann. Des Weiteren besitzt sie den Vorteil, dass sie die für permanent erregte Maschinen üblichen Schleppverluste auf einem geringen Niveau hält und kurzschlussfest ist.

Der Energiespeicher 8 dient in dem Antriebsstrang zur Aufnahme von

elektrischer Leistung, welche im Bremsbetrieb des Hybridfahrzeugs 1 durch die elektrische Maschine 4 gewonnen wird, und welche dann beispielsweise zur Energieversorgung der elektrischen Maschine 4 im motorischen Betrieb beim Anfahren des Hybridfahrzeugs 1 wieder genutzt werden kann. Insbesondere kann die elektrische Leistung auch über den DC/DC-Wandler 9 zur Bordenergieversorgung des Hybridfahrzeugs 1 genutzt werden. Dabei kann insbesondere bei einer Ausführung als sogenannter Mild-Hybrid, welcher nicht rein elektrisch fahren kann, die Bordnetzversorgung über die rekuperierte Energie entsprechend priorisiert werden, sodass Lichtmaschinen in dem Hybridfahrzeug 1 eingespart werden können. Über die elektrische Maschine 4 in Form einer permanent erregten Synchronmaschine lässt sich dabei ein sehr viel besserer Wirkungsgrad realisieren als mit herkömmlichen Lichtmaschinen, sodass dies energetisch sehr vorteilhaft ist. Da das Hybridfahrzeug 1 als Nutzfahrzeug ausgebildet sein soll, liegt seine typische Spannungsebene für das Bordnetz bei 24 V. Idealerweise liegt die Spannung im Bereich des elektrischen Systems in dem Getriebesystem dabei unterhalb einer Spannung von 60 V Gleichspannung, da dies unterhalb der Schwelle der Definition von Hochspannung liegt und damit keine besonderen Schutzmaßnahmen hinsichtlich der elektrischen Sicherheit erforderlich sind. Aufgrund der Verfügbarkeit der Komponenten ist es besonders kostengünstig und effizient, das Spannungsniveau der elektrischen

Energiespeichereinrichtung 8, des Frequenzumrichters 7 sowie des die beiden Spannungsniveaus verbindenden DC/DC-Wandlers 9 hybridseitig auf 48 V auszulegen.

Um Kraftstoff der Verbrennungskraftmaschine 2 einzusparen und gleichzeitig die von dem Hybridfahrzeug 1 abgegebenen Emissionen zu reduzieren, ist es vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 2 während einer Stopp- Phase des Hybridfahrzeugs 1 abgestellt wird. Der Abstellvorgang der

Verbrennungskraftmaschine 2, welche insbesondere als Dieselaggregat ausgebildet sein kann, erfolgt dabei drehzahlgesteuert durch das

Getriebesteuergerät 6. Wie oben bereits erwähnt, wird hierzu ein Drehmoment der elektrischen Maschine 4 im generatorischen Betrieb erzeugt, welches sich so mit dem Bremsmoment, welches von der Verbrennungskraftmaschine 2 selbst aufgebracht wird, ergänzt, dass Drehschwingungen weitgehend verhindert werden. Dies erlaubt ein sehr schnelles und komfortables Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 2. Vor allem für einen Stopp-Start-Betrieb mit einem sehr häufigen Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 2 stellt dies einen erheblichen Vorteil und einen großen Zugewinn an Komfort sicher.

Während des Stopps des Hybridfahrzeugs 1 erfolgt nun die elektrische

Energieversorgung des Bordnetzes über den DC/DC-Wandler 9 und damit letztlich aus der elektrischen Energiespeichereinrichtung 8 auf dem 48 V- Spannungsniveau. Sobald ein minimaler Grenzwert des aktuellen

Ladezustands der elektrischen Energiespeichereinrichtung 8 erreicht wird, welcher sicherstellt, dass die Verbrennungskraftmaschine nach dem Ende der Stopp-Phase wieder gestartet werden kann, wird die Energieversorgung über den DC/DC-Wandler 9 aus dem 48 V-Netz beendet und das Bordnetz wird in einer solchen Situation aus seiner eigenen Batterie 17 versorgt. Insgesamt stellt eine solche überwiegende Versorgung des Bordnetzes aus der

elektrischen Energiespeichereinrichtung 8 auf dem 48 V-Spannungsniveau sicher, dass eine Zyklisierung der Fahrzeugbatterie 17 minimiert wird, sodass diese eine entsprechend lange Haltbarkeit erhält. Das Ende der Stopp-Phase wird typischerweise durch einen Anfahrwunsch des Fahrers ausgelöst. Hierfür kann beispielsweise das Loslassen des

Bremspedals oder insbesondere bei Omnibussen das Lösen einer

Haltestellenbremse als geeignetes Signal genutzt werden. Wiederum über das Getriebesteuergerät 6 wird nun die Verbrennungskraftmaschine 2 über die elektrische Maschine 4 gestartet. Im Unterschied zu einem konventionellen

Anlasser erfolgt der Start vergleichbar zum zuvor beschriebenen Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 2 nun drehzahlgeregelt, und zwar analog zu den oben genannten Ausführungen so, dass wiederum keine Drehschwingungen entstehen und der Startvorgang bis zur Leerlaufdrehzahl der

Verbrennungskraftmaschine 2, beispielsweise eines Dieselaggregats, sehr schnell und vibrationsarm realisiert werden kann. Dieser gesamte Anfahrvorgang wird nun durch das Getriebesteuergerät 6 entsprechend überwacht. Dem Getriebesteuergerät 6 liegen dabei

Informationen über das verfügbare Drehmoment an der Ausgangswelle 1 1 und damit letztlich an den angetriebenen Rädern 12 vor. Außerdem kann

beispielsweise über den Neigungssensor 10 die Fahrbahnneigung bestimmt werden. Alternativ zu einem solchen Neigungssensor 10 kann die Neigung der Fahrbahn auch beispielsweise aus zuvor erfassten Leistungsdaten des

Fahrzeugs 1 abgeschätzt werden. Idealerweise wird außerdem die Masse des Fahrzeugs 1 entsprechend abgeschätzt, sodass auch diese dem

Getriebesteuergerät 6 zur Verfügung steht. Bei der Ausgestaltung des

Getriebes 5 als Differentialwandlergetriebe ist außerdem die Füllung des Wandlers, also sein Füllgrad, ein entscheidender Faktor um feststellen zu können, wieviel Drehmoment an der Ausgangswelle 1 1 bereitgestellt werden kann, und zu welchem Zeitpunkt. Dieser Füllgrad des Wandlers lässt sich einfach und effizient über die Stopp-Dauer des Hybridfahrzeugs 1 abschätzen. Mit dem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 2 erfolgt auch ein Abstellen der Hilfsaggregate, sodass der Wandler sich zu entleeren beginnt.

Entsprechend der Dauer der Stopp-Phase kann also auf einen dieser Dauer entsprechenden Füllgrad des Wandlers rückgeschlossen werden.

Nun ist es so, dass insbesondere aus der Fahrbahnneigung und der

Fahrzeugmasse ermittelt werden kann, welches Drehmoment notwendig ist, um das Hybridfahrzeug anzufahren. Gleichzeitig ist dem Getriebesteuergerät 6 aus den ihm vorliegenden Daten bekannt beziehungsweise kann durch dieses ermittelt werden, wann eben dieses Drehmoment im Bereich der

Ausgangswelle 1 1 und damit an den angetriebenen Rädern 12 zur Verfügung steht. Nun kann dieser ermittelte Zeitpunkt von dem Getriebesteuergerät 6 genutzt werden, um dies an das Fahrzeug 1 zu übertragen, sodass zum geeigneten Zeitpunkt die Haltebremse gelöst werden kann. Diese Haltebremse kann einerseits innerhalb des Fahrzeugs 1 verbaut sein, sodass eine Konnnnunikation zur Fahrzeugsteuerung notwendig ist. Sie kann bevorzugt auch innerhalb des Getriebesystems verbaut sein, sodass das Lösen der

Haltebremse direkt durch das Getriebesteuergerät 6 initiiert werden kann. Das Anfahren des Hybridfahrzeugs 1 ist somit sehr einfach und effizient möglich, ohne dass das Fahrzeug„festzukleben" scheint beziehungsweise bei einem Anfahren am Berg zurückrollt. Die Integration der gesamten

Steuerungsabläufe in das Getriebesteuergerät macht den Aufbau dabei außerordentlich einfach und effizient, da auf eine aufwändige Kommunikation und die hierfür notwendigen Kommunikationsschnittstellen zwischen dem Hybridfahrzeug 1 und seiner Fahrzeugsteuerung einerseits und dem

Getriebesystem und seinem Getriebesteuergerät 6 andererseits weitgehend verzichtet werden kann.