Beschreibung

Titel

Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung eines Fahrzeugs, Hybridantriebsvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die mindestens eine Brennkraftmaschine und mindestens eine damit wirkverbindbare elektrische Maschine aufweist, wobei der

Hybridantriebsvorrichtung im Leerlauf eine Leerlaufdrehzahl vorgegeben wird.

Stand der Technik

Verfahren der eingangs genannten Art sind bekannt. So ist es üblich, die Brennkraftmaschine mit einer Leerlaufregelung zu versehen, die dafür sorgt, dass bei einem fehlenden oder zu geringen Antriebsdrehmomentenwunsch, zum Beispiel wenn ein Fahrpedal des Fahrzeugs nicht betätigt wird, die Brennkraftmaschine mit einer bestimmten Mindestdrehzahl, der so genannten Leerlaufdrehzahl, läuft. Hierdurch wird ein ungewolltes Abstellen/Absterben der Brennkraftmaschine verhindert. Es ist bekannt, diese Regelung auch bei Hybridantriebsvorrichtungen einzusetzen, sodass die Brennkraftmaschine stets mit der Mindestdrehzahl läuft. Da von heutigen (Hybrid-)Anthebsvorrichtungen von Fahrzeugen eine hohe Dynamik gefordert wird, wird die Brennkraftmaschine im Leerlauf üblicherweise so betrieben, dass eine Momentenreserve aufgebaut wird. Dies geschieht durch eine Erhöhung der Frischluftfüllung, beispielsweise durch ein weiteres öffnen einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine, und gleichzeitiger Wirkungsgradverschlechterung, beispielsweise durch Verändern des Zündwinkels der Brennkraftmaschine nach Spät. Die sonst aufgrund einer Saugrohrdynamik nur träge reagierende Brennkraftmaschine kann durch Aufbau

der Momentenreserve schneller auf eine Drehmomentanforderung reagieren, wobei hierzu lediglich der Zündwinkel verändert werden muss. Da die Veränderung eines Zündwinkels sehr schnell, beispielsweise von einer Kurbelwellenumdrehung zur nächsten, verändert werden kann, ist dadurch eine hohe Dynamik der Brenn kraftmasch ine gegeben, die jedoch einen verschlechterten Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine bedeutet.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Leerlaufdrehzahl jeweils anteilig von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine bewirkt wird. Es ist also vorgesehen, dass die Leerlaufdrehzahl der Hybridantriebsvorrichtung jeweils anteilig von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine bewirkt beziehungsweise gestellt wird, wobei hierzu zweckmäßigerweise eine zwischen Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine angeordnete Kupplung geschlossen wird/ist. Unter der Leerlaufdrehzahl der Hybridantriebsvorrichtung ist hierbei also eine Drehzahl der gesamten Hybridantriebsvorrichtung zu verstehen, die von den unterschiedlichen Antriebsaggregaten, der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine, erbracht beziehungsweise beeinflusst werden kann, wobei das zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl notwendige Drehmoment erfindungsgemäß anteilig von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine gestellt beziehungsweise geleistet wird, wodurch das anteilige Bewirken der Leerlaufdrehzahl erfolgt. Insbesondere handelt es sich bei der Leerlaufdrehzahl der Hybridantriebsvorrichtung um eine Getriebeeingangsdrehzahl, mit der ein Getriebe des Fahrzeugs angetrieben wird, wenn eine Anfahrkupplung zwischen der Hybridantriebsvorrichtung und dem Getriebe geschlossen wird beziehungsweise ist. Durch die anteilige Beaufschlagung der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine mit Solldrehmomenten zum Erreichen der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl wird sowohl die Dynamik als auch der Wirkungsgrad des Gesamtsystems (der Hybridantriebsvorrichtung) verbessert, da nunmehr schnelle Drehmomentänderungen von der elektrischen Maschine bewirkt werden und auf den Aufbau einer Momentenreserve verzichtet werden kann. Wobei derartige Drehmomentänderungen unterschiedliche Ursachen haben können: So wird das Drehmoment der Hybridantriebsvorrichtung beispielsweise dadurch beeinflusst,

dass ein Kühlaggregat, das beispielsweise über einen Riementrieb von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, hinzugeschaltet wird und dadurch das Drehmoment der Brennkraftmaschine und somit der Hybridantriebsvorrichtung beeinflusst. Wird von der Hybridantriebsvorrichtung eine schnelle Drehmomenterhöhung gefordert, beispielsweise weil der Fahrer das Fahrpedal entsprechend betätigt, so kann die Trägheit der Brennkraftmaschine durch die elektrische Maschine ausgeglichen werden. Im Rollbetrieb des Fahrzeugs wird das Fahrzeug mit der Leerlaufdrehzahl der Hybridantriebsvorrichtung angetrieben. Möchte der Fahrer das Fahrzeug aus dem Stand in die Rollbewegung überführen, so schließt er beispielsweise durch Lösen des Kupplungspedals die Anfahrtskupplung zwischen dem Getriebe und der Hybridantriebsvorrichtung, sodass ein Drehmoment (Leerlaufdrehmoment) auf die Antriebsräder übertragen wird. Bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe löst er hierzu alternativ ein entsprechendes Bremspedal. Sind die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine miteinander wirkverbunden, so gleicht die elektrische Maschine, wie oben beschrieben, vorteilhafterweise die Trägheit (die langsame Reaktion) der Brennkraftmaschine aus, sodass letztere nicht durch eine plötzliche Drehmomentbeeinflussung abstirbt. Der besondere Vorteil des vorteilhaften Verfahrens liegt darin, dass die Brennkraftmaschine nicht im Bereich schlechter Wirkungsgrade betrieben werden muss, sodass der Kraftstoffverbrauch sowie ein Schadgasausstoß der Hybridantriebsvorrichtung gesenkt wird.

Vorteilhafterweise wird der jeweilige Anteil der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes der Hybridantriebsvorrichtung vorgegeben. Dieser Betriebszustand kann beispielsweise durch die Betriebsart, wie zum Beispiel hybridischer Fahrbetrieb oder rein elektrischer Fahrbetrieb gekennzeichnet werden. Zweckmäßigerweise wird die Brennkraftmaschine in Bereichen günstiger Wirkungsgrade betrieben. Bei der Verteilung der Anteile wird hierbei also der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine priorisiert, sodass diese stets in Bereichen günstiger Wirkungsgrade läuft und der übrige Anteil von der elektrischen Maschine erbracht wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird bis zum Erreichen einer vorgebbaren Mindesttemperatur der Brennkraftmaschine der zu bewirkende Anteil der Brennkraftmaschine größer als der der elektrischen Maschine gewählt. Hierdurch wird die Brennkraftmaschine höher belastet, sodass sie in kürzerer Zeit ihre Betriebstemperatur erreicht. Bis dahin wird der Grundanteil im Wesentlichen von der Brennkraftmaschine gestellt. Die elektrische Maschine wird hierbei derart angesteuert, dass sie lediglich kleine dynamische Drehmomentänderungen ausgleicht.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der jeweilige Anteil in Abhängigkeit von einem Ladezustand eines der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers vorgegeben wird. Dieser Speicher kann beispielsweise von einer oder mehreren wiederaufladbaren Batterien gebildet werden. Erreicht der Ladezustand des elektrischen Speichers einen maximalen Wert, so wird vorteilhafterweise der zu bewirkende Anteil der elektrischen Maschine erhöht, sodass der elektrische Speicher zumindest teilweise wieder entladen und eine überladung verhindert wird. Gleichzeitig wird natürlich der zu bewirkende Anteil der Brennkraftmaschine verringert. Entsprechend werden die Anteile vorgegeben, wenn der Ladezustand des elektrischen Speichers einen kritischen Minimalwert erreicht. Dann wird vorteilhafterweise der zu bewirkende Anteil der Brennkraftmaschine hoch gewählt, sodass der elektrische Speicher nicht belastet oder aufgeladen wird. Im letzteren Fall wird dazu der zu bewirkende Anteil der Brennkraftmaschine derart hoch gewählt, dass die elektrische Maschine generatorisch betrieben werden kann. Die Anteile werden zweckmäßigerweise in Form von Drehmomentanforderungen der

Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine vorgegeben. Weiterhin ist es denkbar, die Anteile in Abhängigkeit von einem Schadstoffausstoß (Emissionen), Notlauf-Eigenschaften, Geräuschentwicklung der Brennkraftmaschine und/oder einem Stellbereich der Antriebsaggregate zu bestimmen.

Schließlich ist vorgesehen, dass dynamische oder hochdynamische Drehmomentänderungen der Hybridantriebsvorrichtung im Leerlauf durch die elektrische Maschine erfolgen beziehungsweise ausgeglichen werden. Wobei dynamische Drehmomentänderungen alternativ oder zusätzlich auch von der Brennkraftmaschine gestellt und/oder ausgeglichen werden können.

Ferner betrifft die Erfindung eine Hybridantriebsvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, mit mindestens einer Brennkraftmaschine und mindestens einer elektrischen Maschine und mit mindestens einer Leerlauf-Reglereinheit zum Einstellen einer Leerlaufdrehzahl der Hybridantriebsvorrichtung. Die vorteilhafte Hybridantriebsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leerlauf-Reglereinheit der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine zugeordnet ist und diese derart ansteuert, dass die Leerlaufdrehzahl beziehungsweise das Drehmoment zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl jeweils anteilig von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine bewirkt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Figur näher erläutert werden. Dazu zeigt die

Figur ein schematisches Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Verfahrens.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Die Figur zeigt in vereinfachter Darstellung eine Hybridantriebsvorrichtung 1 , die eine Brennkraftmaschine 2 sowie eine elektrische Maschine 3 aufweist, die mechanisch miteinander wirkverbindbar sind. Wobei sie im miteinander verbundenen Zustand gemeinsam die Drehzahl und das Drehmoment der Antriebsvorrichtung beeinflussen beziehungsweise stellen. Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 ist dazu eine Kupplung 4 angeordnet, mittels derer die Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 wirkverbunden werden können. An einer Abtriebswelle 5 der elektrischen Maschine 3, die eine Ausgangswelle 6 der Hybridantriebsvorrichtung 1 bildet, liegt somit die Drehzahl sowie das Drehmoment der Hybridantriebsvorrichtung 1 an. Der Ausgangswelle 6 der Hybridantriebsvorrichtung 1 ist dabei ein Drehzahlsensor 7 zugeordnet, der die Drehzahl der Ausgangswelle 6 beziehungsweise der Hybridantriebsvorrichtung 1 erfasst und an eine Steuereinheit 8 übermittelt. über eine Anfahrkupplung 9 kann die Ausgangswelle

6 mit einer Getriebeeingangswelle 10 eines Getriebes 11 des Fahrzeugs wirkverbunden werden. Die Steuereinheit 8 erhält neben der vom Drehzahlsensor 7 erfassten Drehzahl der Ausgangswelle 6 eine vorgebbare Leerlaufdrehzahl - gekennzeichnet durch einen Pfeil 12 -, die mit der erfassten Drehzahl des Drehzahlsensors 7 verglichen wird. Dabei wird in der Steuereinheit 8 ein Gesamtantriebsdrehmoment für die Hybridantriebsvorrichtung 1 berechnet, welches notwendig ist, um die Ist-Drehzahl der Soll-Drehzahl anzupassen. Dieses Gesamtmoment wird an einen Aufteiler 13 übermittelt. Die Steuereinheit 8 und der Aufteiler 13 bilden hierbei eine Leerlaufreglereinheit der Hybridantriebsvorrichtung 1. Der Aufteiler 13 ist sowohl mit der

Brennkraftmaschine 2 als auch mit der elektrischen Maschine 3 verbunden. Bekannt ist es, dass eine Leerlauf-Reglereinheit mit der Brennkraftmaschine 2 zusammenwirkt, und derart arbeitet, dass die Brennkraftmaschine 2 nicht aufgrund eines fehlenden oder zu niedrigen Drehmoments ausgeht. Bei dem vorliegenden, vorteilhaften Verfahren steuert der Aufteiler 13 die

Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 derart an, dass die Leerlaufdrehzahl der Hybridantriebsvorrichtung 1 jeweils anteilig von der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 bewirkt wird.

In einem hybridischen Fahrbetrieb der Hybridantriebsvorrichtung 1 , also wenn die Kupplung geschlossen und die Drehzahl/das Drehmoment von der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 gemeinsam bewirkt wird, bestimmt der Aufteiler 13 aus dem Gesamtantriebsmoment anteilig jeweils für die Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 ein Soll-Drehmoment zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl. Da die Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 beide die Drehzahl der Hybridantriebsvorrichtung 1 beeinflussen, ist es nunmehr möglich, mittels des Aufteilers 13 die Hybridantriebsvorrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebspunkten/Betriebszuständen unterschiedlich in Bezug auf den jeweiligen von der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 geforderten Anteil anzusteuern. Besonders vorteilhaft wird die Brennkraftmaschine 2 im Leerlauf dazu im Bereich günstiger Wirkungsgrade betrieben, wobei schnelle änderungen im Drehmoment beziehungsweise der Drehzahl durch die elektrische Maschine 3 gestellt oder kompensiert werden. Die Brennkraftmaschine 2 liefert hierbei also eine Grundlast. Der Aufbau einer

Momentenreserve im Leerlauf ist hierbei nicht notwendig, da ein schneller Drehmomentaufbau der Hybridantriebsvorrichtung 1 bei einer Drehmomentanforderung durch den Fahrer oder bei einer Drehmomentbeeinflussung durch äußere Eingriffe, wie zum Beispiel dem Hinzuschalten eines Klimakompressors, durch die schnell reagierende elektrische Maschine gestellt beziehungsweise ausgeglichen werden.

Die Leerlauf-Reglereinheit ist in einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass sie die von der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 geforderten Soll- Drehmomente in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand der Hybridantriebsvorrichtung 1 aufteilt. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass der Aufteiler 13 einen Ladezustand eines der elektrischen Maschine 3 zugeordneten elektrischen Speichers erfasst und in Abhängigkeit dessen die Soll-Drehmomente aufteilt, wodurch die Leerlaufdrehzahl entsprechend anteilig von der elektrischen Maschine 3 und der Brennkraftmaschine 2 bewirkt wird. So wird beispielsweise bei einem niedrigen Ladezustand des elektrischen Speichers von der Brennkraftmaschine 2 ein höherer Anteil in Form eines höheren Drehmoments gefordert und bei einem kritischen maximalen Ladezustand des elektrischen Speichers ein höherer Anteil von der elektrischen Maschine 3 gefordert, sodass ein überladen des elektrischen Speichers verhindert wird.

Durch das vorteilhafte Verfahren beziehungsweise die vorteilhafte

Hybridantriebsvorrichtung 1 wird darüber hinaus die Sicherheit der Hybridantriebsvorrichtung 1 dadurch erhöht, dass, wenn eines der

Antriebsaggregate (Brennkraftmaschine 2, elektrische Maschine 3) ausfällt, das andere Antriebsaggregat die Leerlaufdrehzahl erbringt beziehungsweise stellt.

Das Verfahren kann ebenso bei Drehzahlen, die deutlich oberhalb der üblichen Leerlaufdrehzahlen (von Brennkraftmaschinen) liegen, angewandt werden. So ist es denkbar, das vorteilhafte Verfahren für eine Drehzahlregelung bei einem Start der Brennkraftmaschine 2 im rein elektrischen Fahrbetrieb zu verwenden.

Insgesamt erlaubt das vorteilhafte Verfahren beziehungsweise die vorteilhafte Vorrichtung ein Betreiben der Hybridantriebsvorrichtung 1 im Leerlauf im Bereich

günstiger Wirkungsgrade, insbesondere für die Brennkraftmaschine 2. Darüber hinaus wird auch bei Ausfall eines der Antriebsaggregate 2, 3 eine Leerlaufdrehzahl der Hybridantriebsvorrichtung gewährleistet.