Beschreibung

Titel

Verfahren zum Aufbau von Drehmomentreserven in einem Hybridantrieb

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine.

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors wird zur Verbesserung der Fahrdynamik oder zur Kompensation von Drehmomentänderungen durch Hinzuschalten oder Trennen von Drehmomentsenken der Verbrennungsmotor angesteuert, um abhängig von der gewünschten Beschleunigung ein zu hohes Erzeugungsdrehmoment, d.h. ein überschuss-Drehmoment zu kompensieren.. Die Kompensation des überschuss-Drehmoments kann dann schnell verringert werden, um eine entsprechende Beschleunigung zu realisieren, wobei der Motor bereits in einen entsprechenden Betriebsbereich gefahren wurde. Beispielsweise bei der Erhöhung der Füllung ergibt sich ein überschuss-Drehmoment. Jedoch sollte das durch den über- schuss erhöhte Erzeugungs-Drehmoment erst dann zum Antrieb gelangen, wenn dies die gewünschte Beschleunigung erfordert, da sich andernfalls eine ruckartige Beschleunigung ergibt.

Daher wird gemäß dem Stand der Technik der Zündwinkel derart verändert, dass gegenläufige Eingriffe des Verbrennungsmotors durch Verschlechtern des Zündwinkelwirkungsgrads das überschuss-Drehmoment kompensieren, wodurch eine unerwünschte Beschleunigung vermieden wird. Um die aufgebauten Drehmomentreserven freizusetzen, ist es lediglich notwendig, diese Kompensation durch entsprechendes Einstellen der Zündwinkel aufzuheben.

Zum einen ist jedoch der Grad an Kompensation des überschuss-Drehmoments durch den maximal einstellbaren Zündwinkel begrenzt. Zum anderen kann nur ein überschuss durch Abbau des Drehmoments kompensiert werden. Ferner wird durch die Veränderung der Zündwinkel der Zündwinkelwirkungsgrad beeinträchtigt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotor und mindestens eines Aggregats vor, das mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei der Verbren- nungsmotor auf einem für den Verbrennungsmotor optimalen oder aus anderen Gründen wünschenswerten Betriebspunkt, der durch einen oder durch mehrer Betriebsparameter definiert ist, betrieben wird. Das Betreiben auf dem so ausgewählten Betriebspunkt kann zu einem Drehmoment führen, dass sich von dem Drehmoment unterscheidet, das zum Antrieb erforderlich ist oder momentan für den Antrieb erwünscht ist. Die Differenz wird, beispiels- weise neben der Kompensation durch Vernichten mittels Zündwinkelverstellung, erfindungsgemäß von dem angeschlossenen Aggregat entweder abgebaut, d.h. vernichtet, oder aufgenommen und in speicherbare Energie umgewandelt und zwischengespeichert. Als Aggregat kann eine elektrische Maschine verwendet werden, die das überschüssige (oder noch fehlende) Drehmoment kompensiert, um es zwischenzuspeichern (oder zu erzeugen). Durch Zündwinkelverstellung des Verbrennungsmotors kann zwar ein Teil des Drehmoments kompensiert werden, jedoch geht dies mit einer Verschlechterung des Wirkungsgrads einher und ist durch eine niedrige maximal mögliche Drehmomentvernichtung begrenzt. Die Erfindung erlaubt eine flexiblere und weitreichendere Kompensation durch Zwischenspeicherung und/oder durch Abbau (bzw. Vernichtung). Als Aggregat wird vorzugsweise eine elektri- sehe Maschine verwendet, die Drehmoment als elektrische Energie zwischenspeichert und/oder die Drehmoment vernichtet, beispielsweise durch Umwandlung in Wärme. Weiterhin kommt ein weiterer Verbrennungsmotor in Frage, der durch entsprechende Ansteuerung, beispielsweise des Zündwinkels oder weiterer Parameter, die Drehmomentkompensation vollständig oder zum Teil ausführen kann. Ferner kann eine Brennstoffzelle verwendet werden, die, über einen Generator, mechanische Leistung aufnehmen und in Wärme und/oder chemische Energie umwandeln kann. In der folgenden Beschreibung wird häufig als Aggregat eine elektrische Maschine verwendet, beispielsweise die elektrische Maschine, die in einem Hybridantrieb die Traktionsleistung erzeugt und mechanische Leistung beim Rekuperieren in elektrische, speicherbare Leistung bzw. Energie umwandelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Kompensation von überschuss-Drehmoment, die nicht durch einen maximalen Zündwinkel beschränkt ist. Ferner kann trotz aufgebauter Drehmomentkompensation der Verbrennungsmotor mit einem höheren Zündwinkelwirkungsgrad arbeiten. Zudem lässt sich die Fahrdynamik flexibler gestalten, wobei eine Dreh- momentkompensation dynamischer aufgebaut und verringert werden kann, insbesondere bei geringen Drehzahlen des Verbrennungsmotors. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors in weiteren Bereichen gestalten lassen. Insbesondere lässt sich das Erzeugungs-Drehmoment flexibler und in stärkerem Masse erhö-

hen, ohne eine unerwünschte Beschleunigung oder eine unerwünschten Zündwinkelwirkungsgrad in Kauf nehmen zu müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ferner eine fein kontrollierbare und zeitdynamische Steuerung einer Beschleunigung.

Bei änderungen diskreter Betriebspunkte ergeben sich starke Drehmomentschwankungen, beispielsweise beim Ab- oder Anschalten von einzelnen Zylindern oder Zylindergruppen, beim Ab- oder Anschalten der Turboaufladung, oder vom abrupten Wechsel vom fettem Gemisch auf Magergemisch oder umgekehrt, ergeben sich starke stufenförmige Drehmomentsschwankungen in beide Richtungen, d.h. überschüsse und Mangel. Derartige stufenar- tige änderungen können sich ferner durch Umschaltvorgänge ergeben, beispielsweise beim Umschalten des Hubs von einem niedrigen auf einen hohen Wert oder umgekehrt. Die änderung des Hubs umfasst vorzugsweise die änderung des Ventilhubs mindestens eines Einlassventils, ein Teil aller oder aller Einlassventile. Ferner umfasst die änderung des Hubs vorzugsweise die änderung mindestens eines Auslassventils, ein Teil aller oder aller Aus- lassventile.

Stufenartige änderungen sind ferner mit sprunghaften Lastpunktänderungen verbunden, beispielsweise bei Hinzuschalten oder Trennen von abbremsenden oder beschleunigenden Elementen, d.h. Drehmomentsenken oder -quellen.

Die Erfindung erlaubt es zum einen, diese Schwankungen trotz Betriebspunkt-/ oder Betriebsmoduswechsel in einem weiten Umfang zu kompensieren, und zum Anderen, eine Kompensation in beide Richtungen. Ferner können starke Verringerungen des Zündwinkelwirkungsgrads vermieden werden, indem Zündwinkelfehleinstellungen nur in geringem Masse oder gar nicht zur Kompensation verwendet werden und statt dessen der Elektromotor die Kompensation vorsieht.

Das zu Grunde liegende erfinderische Konzept besteht darin, bei einem Umschaltvorgang, der eine sprunghafte änderung des Drehmoments zur Folge hat, beispielsweise im Rahmen einer Erhöhung des Füllungsgrads zum Aufbau von Drehmomentreserven, nicht nur den Verbrennungsmotor, sondern auch den Elektromotor zur Kompensation eines sprunghaft gestiegenen oder gefallenen Erzeugungs-Drehmoment heranzuziehen, um Drehmomentkompensationen in beide Richtungen sowie in höherem Umfang bilden zu können und per Steuerung der elektrischen Maschine gezielt einstellen zu können.

Daher erfasst, gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, die Steuerung oder ein anderes Element das Auftreten oder das Bevorstehen eines Betriebsmoduswechsels, der mit

einer sprunghaften änderung des vom Verbrennungsmotors erzeugten Drehmoments verbunden ist, und ändert das Drehmoment, das von dem Elektromotor vorgesehen wird, um die sprunghafte änderung des vom Verbrennungsmotors erzeugten Drehmoments zumindest teilweise zu kompensieren. Ist die änderung positiv, d.h. springt das Drehmoment von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert, kann zusätzlich zur Kompensation mittels E- lektromotor der Zündwinkelwirkungsgrad verschlechtert werden, um die Drehmomentdiffe- renz durch teilweisen Abbau des vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments (d.h. des Erzeugungs-Drehmoments) zu verringern. Mit anderen Worten dient, neben dem Elektromotor, der einen Teil des überschüssigen Drehmoments aufnimmt, eine Verschlechterung des Zündwinkelwirkungsgrads zum Abbau der Drehmomentdifferenz, die mit dem Drehmomentsprung einhergeht.

Es ist jedoch zu bemerken, dass der Abbau von Drehmoment bzw. der zugeordnete Anteil an Kompensation mittels Verschlechterung des Zündwinkels von dem maximal einzustellen- den Zündwinkel begrenzt ist. In einem Beispiel kann der Zündwinkel nur soweit verschlechtert werden, dass maximal 20% des Erzeugungs-Drehmoments durch Verschlechterung des Zündwinkelwirkungsgrads abgebaut werden können. Alternativ können auch andere Anteile, bsp. 25 % - 50 % oder 30 % - 45 % oder 40 % maximal durch änderung, d.h. durch Verschlechterung des Zündwinkelwirkungsgrads als Maximalkompensation verwendet wer- den. Ferner kann durch Verschlechterung des Erzeugungs-Drehmoments nur Drehmoment abgebaut werden. Die Kompensation ist daher auf nur eine Richtung begrenzt, es können nur zu hohe Erzeugungs-Drehmomente abgebaut werden; zu geringe Erzeugungs- Drehmomente können durch Zündwinkelveränderungen nicht kompensiert werden.

Daher bietet die Kompensation durch den Elektromotor eine alternative Kompensationsmöglichkeit, die zur Zündwinkelverstellung addiert werden kann, die positive und negative Drehmomentunterschiede ausgleichen kann, und die einen breiteren Wertebereich an Kompensation abdeckt, insbesondere in Kombination mit der Zündwinkel Veränderung.

Eine änderung des Erzeugungs-Drehmoments, d.h. des vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments wird hervorgerufen durch die änderung der Energie, die durch die Zündung eines Zylinders bzw. der Zylinder des Verbrennungsmotors erzeugt wird sowie durch die änderung des Energieübertrags bzw. der Effizienz, mit der die Explosionsenergie innerhalb des Zylinders als Rotationsenergie des Antriebswelle des Verbrennungsmotors. Ferner än- dert sich das Erzeugungs-Drehmoment durch Hinzuschalten oder Abtrennen von Drehmo- mentsenken (Abtrieb, Akkumulatoraufladeeinrichtungen o.a.) oder Drehmomentquellen. Die durch Zündung des Zylinderinhalts freigesetzte Energie hängt insbesondere ab von der Kraftstoffmenge, der Kraftstoffkonzentration, dem Vorladungsdruck durch einen Turbola-

der, dem Hub und der Anzahl von Zylindern, die an der Leistungserzeugung teilnehmen. Ferner ergibt sich eine sprunghafte änderung des Erzeugungs-Drehmoments insbesondere durch änderungen der Anzahl der gezündeten Zylinder bezogen auf die Anzahl aller Zylinder, der Kraftstoffmenge oder der Kraftstoffkonzentration. Weitere Quellen für sprunghafte änderungen sind durch änderungen des Vorladungsdrucks (bsp. durch einen Turbolader), des Zylinderhubs und/oder durch das Zuschalten/Entfernen von Drehmomentquellen oder Drehmomentsenken bedingt.

Alle diese (und weitere) Parameter, die den Betriebspunkt bzw. den Betriebsmodus des Verbrennungsmotors ausmachen und das Erzeugungs-Drehmoment beeinflussen, können sich von einem diskreten Wert auf einen anderen diskreten Wert ändern und dadurch einen Sprung im Erzeugungs-Drehmoment hervorrufen. Beispiele für derartige änderungen sind: An-/Ausschalten einzelner Zylinder, des Turboladers und änderung von einem Hub auf einen anderen Hub oder von fetter zu magerer Kraftstoffmischung oder umgekehrt, sowie Hinzuschalten oder Trennen von Elementen, die die Antriebswelle abbremsen oder dieser beschleunigen.

Zur Optimierung des Wirkungsgrads eines Hybridmotors werden derartige änderungen vorgenommen, die im allgemeinen zu einem diskreten Abfall/Anstieg des Erzeugungsdreh- moments führen. Erfindungsgemäß wird dieser diskreten Abfall/Anstieg zumindest teilweise durch die Einstellung des Drehmoments der elektrischen Maschine kompensiert.

Ist daher beispielsweise eine gewünschte Beschleunigung oder eine positive Dynamik des einzustellenden Moments (bsp. durch Betriebsartenwechsel oder Zuschalten von Verbrau- ehern) zu erwarten, so wird der Füllungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht, wodurch ein höheres Erzeugungs-Drehmoment vorgesehen wird. Um zu vermeiden, dass das höhere Erzeugungs-Drehmoment, welches einem zweiten, höheren Füllungsgrad entspricht, zu einer unerwünschten Beschleunigung führt, wird zumindest ein Teil des Erzeugungs- Drehmomentüberschusses, d. h. die Differenz zwischen dem zweiten, höheren Erzeugungs- Drehmoment und dem ersten, niedrigerem Erzeugungs-Drehmoment, von dem elektrischen Motor aufgenommen, anstatt an den Antrieb weitergegeben zu werden. Mit dem ersten Erzeugungs-Drehmoment wird das Drehmoment bezeichnet, das der Verbrennungsmotor vor Erhöhung der Füllung erzeugt, wohingegen das zweite Erzeugungs-Drehmoment dem Drehmoment entspricht, das der Verbrennungsmotor in einem anderen Betriebspunkt, der vorzugsweise hinsichtlich des Wirkungsgrads optimal ist, beispielsweise bei erhöhter Füllung, erzeugt und dessen überschuss gegenüber dem ersten Erzeugungs-Drehmoment zumindest teilweise kompensiert bzw. vernichtet werden soll, um resultierende unerwünschte Beschleunigungen zu vermeiden. In gleicher Weise kann die Kompensation eines Mangels

an Erzeugungs-Drehmoment erreicht werden, in dem der Elektromotor Drehmoment in der Höhe erzeugt, die dem Mangel entspricht. Das Betreiben des Verbrennungsmotors mit zu geringem Erzeugungsdrehmoments kann beispielsweise auftreten, wenn dies einem hohen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors entspricht und der Verbrennungsmotor bei einem höheren Erzeugungsdrehmoments seinen Wirkungsgrad oder den Gesamtwirkungsgrad des Antriebs verschlechtern würde. Somit lässt sich beispielsweise der Zündwinkelwirkungsgrad verbessern oder optimieren, wobei der Elektromotor das mangelnde (oder überschüssige) Drehmoment zu diesem Betriebspunkt kompensiert.

Durch die Aufnahme zumindest eines Teils des überschüssigen Erzeugungs-Drehmoments durch die elektrische Maschine kann der Verbrennungsmotor in geringerem Maße oder nicht zur Kompensation der Erzeugungs-Drehmomenterhöhung herangezogen werden, wodurch der Verbrennungsmotor bei einem höheren oder optimalen Zündwinkelwirkungsgrad arbeiten kann. Während die Aufnahme des überschüssigen Erzeugungs-Drehmoments in dem Verbrennungsmotor zu einem Energieverlust bzw. einen veränderten Wirkungsgrad führt, kann die zumindest teilweise Kompensation mittels der elektrischen Maschine dazu verwendet werden, das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment, d.h. die aufgebauten Drehmomentreserven, in elektrische Energie umzuwandeln, die in einem elektrischen Energiespeicher, beispielsweise in einem Akkumulator, zwischengespeichert und später wieder abgerufen werden kann.

Zur zumindest teilweisen Aufnahme der Drehmomentreserven ist die elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor zur übertragung mechanischer Leistung verbunden, beispielsweise über eine schaltbare Kupplung oder über eine dauerhafte Verbindung, wobei die e- lektrische Maschine die von dem Verbrennungsmotor gelieferte mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt, die zumindest teilweise gespeichert werden kann.

Durch Kompensation bzw. Pufferung des erhöhten Erzeugungs-Drehmoments mittels einer elektrischen Maschine mit angeschlossenem Akkumulator kann der Leistungsfiuss in einer alternativen, kumulierbaren Weise als durch eine änderung des Zündwinkels geändert werden, beispielsweise durch eine änderung des Regelstroms, falls die elektrische Maschine ein Gleichstrommotor ist. Vorzugsweise wird die Ladebilanz des an die elektrische Maschine angeschlossenen Akkumulators berücksichtigt, um eine überladung bei der Zwischenpuffe- rung eines überhöhten Erzeugungs-Drehmoments zu vermeiden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die elektrische Maschine eine Synchronmaschine, die mittels elektrischen Strom oder mittels eines Permanentmagneten erregt wird. Der Betriebszustand und/oder die Leistungsbilanz des Synchronmotors kann mittels die Frequenz, Phasenlage

und/oder Höhe der Spannung bzw. des Stroms eingestellt werden, die an den Ständerwicklungen anliegt bzw. der durch diese fließt.

Die Pufferung bzw. Kompensation des erhöhten Erzeugungs-Drehmoments kann alleine durch den elektrischen Energiespeicher vorgesehen werden. Alternativ kann auch der Verbrennungsmotor hinzugezogen werden, dessen Zündwinkel verändert wird, um einen Teil des erhöhten Erzeugungs-Drehmoments über Wirkungsgradverschlechterungen abzubauen. Gemäß einer Ausführung wird die Differenz zwischen dem erhöhten, zweiten Erzeu- gungs-Drehmoment und dem ersten, anfänglichen Erzeugungs-Drehmoment vollständig oder teilweise in einem elektrischen Energiespeicher zwischengespeichert, vorzugsweise nach Umwandlung von Bewegungsenergie mittels der elektrischen Maschine in elektrische Energie. Wenn beispielsweise die Leistungsaufnahme des elektrischen Energiespeichers begrenzt ist, beispielsweise bei einem Akkumulator mit maximalen Ladestrom, kann bei einer hohen Differenz zwischen dem zweiten Erzeugungs-Drehmoment und dem ersten Erzeu- gungs-Drehmoment der Verbrennungsmotor hinzugezogen werden, um einen Teil des Drehmomentüberschusses abzubauen oder zu kompensieren, so dass der verbleibende Anteil einer umgewandelten elektrischen Leistung entspricht, die kleiner als eine maximale Ladeleistung ist. Bei der Ermittlung des Anteils, mit dem die elektrische Maschine das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment in elektrische Energie umwandelt und in dem elektri- sehen Energiespeicher speichert, kann von dem Ladezustand und/oder der Temperatur des elektrischen Energiespeichers abhängen. Beispielsweise kann bei einer erhöhten Temperatur oder hohem Ladepegel des elektrischen Energiespeichers nur eine geringere elektrische Leistung zur Aufnahme des Erzeugungs-Drehmomentüberschusses verwendet werden, als bei niedrigen Temperaturen bzw. leerem Akkumulator. Die Temperatur und/oder der Lade- pegel bzw. der noch zulässige Ladestrom des elektrischen Energiespeichers geht daher vorzugsweise mit in die Steuerung des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine mit ein.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung wird das überschüssige Erzeugungs- Drehmoment, d. h. die Differenz zwischen dem zweiten Erzeugungs-Drehmoment und dem ersten Erzeugungs-Drehmoment durch eine änderung des Zündwinkels oder Zündwinkel- Wirkungsgrads vom Verbrennungsmotor abgebaut bzw. aufgenommen, soweit die Differenz einen Schwellwert nicht überschreitet. Erfindungsgemäß wird das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment, das oberhalb des Schwellwerts liegt, von der elektrischen Maschine in elektrische Leistung umgewandelt und in dem elektrischen Energiespeicher zwischengespeichert. Der Schwellwert kann einem überschuss-Erzeugungs-Drehmoment entsprechen, bei dem der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors durch einen geänderten Zündwinkel noch akzeptabel ist. Alternativ kann bei einem überschuss-Erzeugungs-Drehmoment, wel-

ches unterhalb einem gewissen Schwellwert liegt, die überschüssige Differenz des Erzeu- gungs-Drehmoments als elektrische Leistung über die elektrische Maschine in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert werden. Der Schwellwert kann in diesem Fall beispielsweise einen Drehmoment-überschuss entsprechen, der zu einem maximalen Ladestrom oder zu einem Nenn-Ladestrom führt.

Vorzugsweise entspricht das erste Erzeugungs-Drehmoment einer Antriebsleistung, die dem zweiten Erzeugungs-Drehmoment abzüglich des an die elektrische Maschine und/oder an den Verbrennungsmotor abgegebenen Drehmoments entspricht. Alternativ kann das zweite Erzeugungs-Drehmoment dem an den Verbrennungsmotor und/oder an die elektrische Maschine abgegebene Leistung, der erforderlichen Antriebsleistung sowie einer zusätzlichen Beschleunigungsleistung entsprechen. Mit anderen Worten kann die Erhöhung des Drehmoments vom ersten Erzeugungs-Drehmoment auf das zweite Erzeugungs-Drehmoment nicht vollständig durch die Aufnahme des überschusses durch die elektrische Maschinen und/oder durch den Verbrennungsmotor kompensiert werden, so dass nur ein Teil des ü- berschusses kompensiert wird und der restliche Anteil zu einer gezielt gesteuerten Beschleunigung, d. h. Erhöhung der Antriebsleistung, verwendet wird. Ferner kann durch Abführen mittels des Verbrennungsmotors und/oder mittels der elektrischen Maschine der Drehmoment-überschuss überkompensiert werden, so dass die zur Verfügung stehende Antriebsleistung trotz Erhöhung des Erzeugungs-Drehmoments verringert wird. Dadurch kann ein angetriebenes Fahrzeug gezielt abgebremst werden, vorzugsweise durch teilweise oder vollständige Umwandlung der Leistungsdifferenz zwischen erzeugter Leistung und Antriebsleistung in zu speichernde elektrische Leistung im Rahmen der Rekuperation durch die elektrische Maschine. Da zur teilweisen, vollständigen oder übermäßigen Kompensation eines erhöhten Erzeugungs-Drehmoments erfindungsgemäß eine elektrische Maschine verwendet wird, die in diesem Betriebszustand als Generator arbeitet, kann, beispielsweise in Kombination mit der auf dem Verbrennungsmotor basierenden Kompensation, eine flexible Erzeugung sowie eine flexible Steuerung der Antriebsleistung vorgesehen werden.

Durch die zusätzliche Kombination mit der elektrischen Maschine werden die sonst auf Grund eines maximal bestehenden Zündwinkels des Verbrennungsmotors bestehenden Einschränkungen deutlich erweitert. Gleichzeitig wird die Steuerung flexibler vorgesehen und kann im zeitlichen Verlauf dynamischer vorgesehen werden. Zudem wird durch die Kompensation mittels der elektrischen Maschine der Gesamt- Wirkungsgrad erhöht, da die Kom- pensation nicht zur Vernichtung mechanischer Energie führt, sondern zur zumindest teilweisen Zwischenspeicherung in elektrische Energie, die wiederum zu Antriebszwecken abgerufen werden kann. Die Kompensation kann teilweise durch den Verbrennungsmotor und/oder teilweise oder vollständig durch die elektrische Maschine vorgesehen werden, wobei dies

einen weiteren Freiheitsgrad bei der Steuerung ermöglicht. Trotz der maximal möglichen änderung des Zündwinkels kann so das Erzeugungs-Drehmoment erhöht werden, während gleichzeitig die Antriebsleistung verringert wird. Die entstandene Differenz kann nicht nur von dem Verbrennungsmotor kompensiert werden, sondern zusätzlich auch durch die Um- Wandlung des überschüssigen Drehmoments in zu speichernde elektrische Energie. Falls die Zündwinkelumstellung und der bremsende Generatorbetrieb der elektrischen Maschine nicht ausreicht, kann auch eine herkömmliche Bremse zur teilweisen Kompensation des überschüssigen Drehmoments herangezogen werden.

In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Differenz-Stellwert vorgesehen, der eine Grenze oberhalb des ersten Erzeugungs-Drehmoments markiert, über der das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment vollständig der elektrischen Maschine zur Zwi- schenspeicherung zugeleitet wird. Die Drehmomentspanne, die zwischen dieser Grenze und dem ersten Erzeugungs-Drehmoment liegt, entspricht dem Anteil, der dem Verbrennungs- motor und/oder dem Antrieb für zusätzliche Beschleunigungsleistung zugeführt wird. Der Differenz-Schwellwert bezieht sich auf die Differenz zwischen dem ersten und zweiten Erzeugungs-Drehmoment, wobei diese Differenz, die dem überschüssigen Drehmoment entspricht, auf die elektrische Maschine, den Verbrennungsmotor mit geänderten Zündwinkel und zusätzlicher Beschleunigungsleistung verteilt wird. Der Differenz-Schwellwert markiert die Grenze, ab dem das überschüssige Erzeugungs-Drehmoment vollständig von der elektrischen Maschine aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt wird.

Liegt der Differenz-Schwellwert bei Null, so wird der gesamte überschüssige Erzeugungs- Drehmoment der elektrischen Maschine zugeführt, wobei ein maximaler Differenz- Schwellwert einer Grenze entspricht unterhalb der das überschüssige Erzeugungs- Drehmoment durch einen geänderten Zündwinkel abgefangen bzw. kompensiert wird. Der maximale Differenz-Schwellwert ist beispielsweise eine maximale Grenze für die änderung des Zündwinkels oder eine Grenze für die änderung des Zündwinkels, ab der der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors oder der Gesamtwirkungsgrad des Hybridantriebs un- ter eine bestimmte Grenze fällt. Alternativ kann die Kompensation auch umgekehrt zugeteilt werden, so dass ein erster zu kompensierender Differenz-Drehmomentbereich, der den Werten unterhalb des Schwellwerts entspricht, von der elektrischen Maschine kompensiert wird, während der darüber liegende Anteil des überschuss-Drehmoments durch änderung, d.h. Verschlechterung des Zündwinkel- Wirkungsgrads aufgefangen wird.

Erfindungsgemäß unterteilt sich die Differenz zwischen dem zweiten Erzeugungs- Drehmoment und dem ersten Erzeugungs-Drehmoment, d. h. das überschüssige Drehmoment, auf 3 Leistungssenken, d. h. die als Generator betriebene elektrische Maschine, dem

Verbrennungsmotor mit verändertem Zündwinkel und einer zusätzlichen Antriebsleistung zur Beschleunigung eines Fahrzeugs. Die Anteile sind vorzugsweise positiv, wobei zwei von den drei Anteilen auch Null sein können. Ferner sind negative Anteile denkbar, beispielsweise ein negativer zusätzlicher Beschleunigungsanteil, wobei dies zur Abbremsung des Fahr- zeugs führt. Ferner kann der Anteil der elektrischen Maschine bzw. des Verbrennungsmotors negativ sein, wobei in diesem Fall kein Erzeugungs-Drehmoment aufgenommen wird, sondern abgegeben wird. Im Falle der elektrischen Maschine bedeutet dies der Betrieb als Antriebsmotor und im Falle des Verbrennungsmotors bedeutet dies eine Zündwinkeleinstellung, die ein zusätzliches Drehmoment erzeugt, anstatt einen Teil des überschüssigen Er- zeugungs-Drehmoments abzubauen oder zu kompensieren. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, der einem zu hohen Drehmoment entspricht, beispielsweise hinsichtlich des Wirkungsgrads besser oder optimal ist, und das dadurch entstehende überschuss-Drehmoment von der elektrischen Maschine abgefangen wird und wie oben beschrieben in speicherbare elektrische Energie verwandelt wird.

Die Einteilung der Anteile kann vom gewünschten Fahrverhalten (d. h. Konstanthalten der Geschwindigkeit, Beschleunigen, Abbremsen) abhängen, sowie vom gewünschten Anteil des überschüssigen Drehmoments, der in elektrische Leistung umgewandelt wird. Der Anteil der elektrischen Maschine kann von der Bereitschaft des elektrischen Speichers zur Aufnahme von Energie abhängen, welche wiederum vom Ladezustand, vom Nenn- Ladestrom und/oder von der Temperatur des elektrischen Speichers abhängen kann. Ferner kann der Anteil des Verbrennungsmotors davon abhängen, in welchem Betriebspunkt der Verbrennungsmotor arbeiten soll, d. h. in welchem Wirkungsgrad, mit welchem Kraftstoff/Luftgemisch usw. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, durch geeignete An- derung der Kraftstoffmenge oder der Kraftstoffkonzentration den Katalysatorzu heizen, wobei eine Verschlechterung der Wirkungsgrads absichtlich in Kauf genommen wird, die ferner zu einem Drehmomentüberschuss/Drehmomentmangel führt, der wiederum von der elektrischen Maschine abgefangen bzw. kompensiert werden muss.

Das erfindungsgemäße Konzept wird ferner von einer Steuerungseinrichtung umgesetzt, das einen Hybridantrieb mit mindestens einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor steuert, wobei die Steuerung mit den einzelnen Komponenten des Hybridantriebs verbunden ist, um den Füllungsgrad des Verbrennungsmotors sowie die Drehmomentauf- nahme der elektrischen Maschine zu steuern. Ferner kann die Steuerungseinrichtung einge- richtet sein, eine steuerbare Kupplung anzusteuern, die den Verbrennungsmotor teilweise oder vollständig mit der elektrischen Maschine verbindet, oder von dieser trennt. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung umfasst zudem Eingänge, die ein Sollsignal empfangen, das die gewünschte Beschleunigung dargstellt, beispielsweise das Signal eines Gaspe-

dals. Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, einen Füllungsgrad für den Verbrennungsmotor vorzusehen, der zu einer Drehmomentabgabe führt, welche ein überschüssiges Drehmoment umfasst, so dass der Verbrennungsmotor nicht nur ein ausreichendes Drehmoment für eine gewünschte Beschleunigung bereithält, sondern darüber hin- aus die elektrische Maschine mit mechanischer Leistung versorgt. Die Steuerungseinrichtung ist daher erfindungsgemäß eingerichtet, die elektrische Maschine, vorzugsweise deren Erregung, zu steuern, um zu erreichen, dass die elektrische Maschine teilweise oder vollständig das überschüssige bzw. zu kompensierende Drehmoment in zu speichernde elektrische Energie umwandelt. Falls die elektrische Maschine das überschüssige Drehmoment des Verbrennungsmotors nicht vollständig aufnimmt, so kann ein Teil des Drehmoments durch eine entsprechende änderung des Zündwinkels abgefangen werden und/oder in eine zusätzliche, gesteuerte Beschleunigung überführt werden. Ist die gewünschte Beschleunigung gleich Null oder kleiner Null (beispielsweise während eines Abbremsvorgangs), so wird das überschüssige Drehmoment zumindest teilweise in elektrische Energie in einem Maße um- gewandelt, das dem Abbremsen bzw. Konstanthalten der Geschwindigkeit entspricht.

Die Steuerungseinrichtung kann daher den Füllungsgrad des Verbrennungsmotors erhöhen, so dass ein überschüssiges Drehmoment erzeugt wird, welches durch Umwandlung in e- lektrische Energie, durch ändern des Zündwinkels, oder durch gesteuertes Beschleunigen eines Fahrzeugs bzw. durch eine Kombination hiervon kompensiert werden kann. Ferner kann ein überschüssiges Drehmoment durch Erhöhen des Füllungsgrads des Verbrennungsmotors sowie durch Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt werden, wobei dieses überschüssige Drehmoment mittels Zündwinkeländerung und/oder durch Umwandlung des überschüssigen Drehmoments in elektrische Energie kompensiert werden kann. Die Steuerungseinrichtung ist erfindungsgemäß eingerichtet, die jeweiligen Anteile des zu kompensierenden überschüssigen Drehmoments in entsprechende Zündwinkelsteuerung, Erregungssteuerung der elektrischen Maschine und/oder gezieltes Beschleunigen des Fahrzeugs umzusetzen.

Daher sind die Ausgänge der Steuerungseinrichtung vorzugsweise eingerichtet, den Zünd- winkel zu steuern, wobei vorzugsweise ferner die Eingänge eingerichtet sind, den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers zu erfassen, der mit elektrischen Maschinen verbunden ist und von dieser geladen wird, um den Anteil des überschüssigen, von dem Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments zu ermitteln, der in elektrische Energie umgewandelt wird und von dem elektrischen Speicher gespeichert werden soll. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, einen bestimmten Ladestrom nicht zu überschreiten, der vom Nennwert, der Temperatur oder vom Ladungszustand des Akkumulators abhängen kann. Entsprechend der geringeren Ladeströme können so durch eine geeignete änderung des Zündwinkels des Verbrennungsmotors kompensiert werden, so dass ein größerer Anteil

des überschüssigen Drehmoments durch die änderungen des Zündwinkels aufgefangen wird, um eine überlastung des Energiespeichers zu verhindern.

Alternativ umfasst die Steuerungseinrichtung vorzugsweise Ausgänge, die eingerichtet sind, den Zündwinkel zu steuern, und Eingänge, die eingerichtet sind, einen Ladezustand eines mit dem mindestens einen Aggregat verbundenen elektrischen Energiespeichers zu erfassen, wobei der über die gewünschten Beschleunigung hinausgehende Anteil der Drehmomenterzeugung des Verbrennungsmotors durch Steuerung der Drehmomentaufnahme oder Drehmomentabgabe des mindestens einen Aggregats abhängig vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers von diesem gespeichert wird, und teilweise durch änderung der Ansteuerung des Zündwinkels mittels der Steuerung von dem Verbrennungsmotor abgebaut wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 ist ein übersichtsschaltbild eines Hybridantriebssystems, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt werden kann.

Figur 2 zeigt einen beispielhaften Verlauf von Arbeitsgrößen, anhand dessen die Wir- kungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wird.

Ausführungsformen:

Das in Figur 1 dargestellte Hybridantriebssystem umfasst einen Verbrennungsmotor 10 und eine elektrische Maschine 20.

In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ist der Verbrennungsmotor 10 über eine schaltbare Kupplung 30 mit der elektrischen Maschine 20 gekoppelt. In einer nicht dargestellten Ausführung der Erfindung ist der Verbrennungsmotor direkt mit der elektrischen Maschine ge- koppelt. Die elektrische Maschine ist über eine schaltbare Abtriebkupplung 40 mit einem Abtriebanschluss 50 verbunden. Der Antriebanschluss 50 ist dafür vorgesehen, mit Rädern eines Fahrzeugs verbunden zu werden, um diese anzutreiben. Der Verbrennungsmotor 10 erhält von einer Verdichtungseinrichtung 60, beispielsweise ein Lader, ein Luft-

Kraftstoffgemisch. Insbesondere ist das Luft-/Kraftstoffgemisch, das die einzelnen oder Gruppen der vier Zylinder des Verbrennungsmotors 10 erhalten, steuerbar. Alternativ kann der Verbrennungsmotor 10 den Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung, beispielsweise von einer Kraftstoffpumpe bekommen.

Die elektrische Maschine 20 ist über eine Aufladevorrichtung 70 mit einem Akkumulator 80 verbunden, der als elektrischer Energiespeicher dient. Das gesamte System wird von einer Steuerung 90 gesteuert. Hierzu ist die Verdichtungseinrichtung 60 mit der Steuerung 90 verbunden, um Steuersignale zu empfangen und diese auszuführen. Ferner ist die Steuerung 90 mit dem Verbrennungsmotor 10 verbunden, um die einzelnen Zündwinkel oder alle Zündwinkel des Verbrennungsmotors 10 gleichzeitig zu steuern. Vorzugsweise ist die Steuerung 90 mit dem Verbrennungsmotor 10 verbunden, um einzelne Zündimpulse zum Zünden des Luft-/Kraftstoffgemischs in den einzelnen Zylindern abzugeben.

Die Steuerung 90 ist ferner mit der schaltbaren Kupplung 30 verbunden, mit der die Antriebswellen des Verbrennungsmotors 10 mit der elektrischen Maschine 20 gesteuert verbunden werden kann.

Die elektrische Maschine 20 ist mit der Steuerungsvorrichtung 90 verbunden, um von dieser mit einer elektrischen Erregungsleistung versorgt zu werden. Alternativ kann die Steuerungsvorrichtung 90 Signale an die elektrische Maschine 20 senden, die Informationen über die Höhe des Erregungsstroms umfassen. Die Steuerungseinrichtung 90 empfängt ferner von der elektrischen Maschine 20 Drehzahlsignale, die die Drehgeschwindigkeit der elektrischen Maschine wiedergeben. Ferner erhält die Steuerungsvorrichtung 90 ein Spannungs- signal, welches die Spannung an der Ständerwicklung der elektrischen Maschine wiedergibt. Die elektrische Maschine 20 ist ferner über eine Aufladevorrichtung 70 mit dem Akkumulator 80 verbunden, wobei die Aufladevorrichtung 70 den zum Akkumulator 80 fließenden Strom und/oder den vom Akkumulator 80 zur elektrischen Maschine 20 fließenden Strom steuert. Ferner empfängt die Steuervorrichtung 90 ein Stromsignal, das den vom Akkumula- tor 80 fließenden Strom bzw. den zu dem Akkumulator 80 fließenden Strom wiedergibt. Die Steuerungseinrichtung 90 ist ferner mit der Abtriebkupplung verbunden, um diese anzusteuern. Die Steuerungseinrichtung 90 hat ferner einen Eingang (nicht dargestellt) zur Erfassung der Position der Antriebswelle des Verbrennungsmotors 10 sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung des Ladezustands des Akkumulators 80, die vorzugsweise den über die Auf- ladevorrichtung 70 fließenden Strom integriert. Die Steuerungseinrichtung 90 weist ferner einen Eingang für Signale auf, die die gewünschte Beschleunigung oder das gewünschte Antriebsdrehmoment wiedergeben. Hierzu kann die Steuerungseinrichtung 90 mit einem Gaspedal und/oder mit einem Bremspedal verbunden sein.

Zum ändern des Betriebspunkts steuert daher die Steuerungseinrichtung 90 die Aufladevorrichtung 60 an, um den Füllungsgrad zu erhöhen. Alternativ kann statt einer Aufladevorrichtung 60 auch die Einstellung einer Drosselklappe angesteuert werden. Dadurch erzeugt der Verbrennungsmotor 10 ein höheres Drehmoment. Die Erhöhung kann auch durch Hinzuschalten von Zylindern oder Umstellung des Zylinderhubs hervorgerufen werden. Diese Erhöhung des Drehmoments wird kompensiert durch die änderung des Zündwinkels des Verbrennungsmotors 10 und vorzugsweise zusätzlich durch die Ansteuerung der elektrischen Maschine 20 als Generator, die zumindest einen Teil der im Verbrennungsmotor er- zeugten Leistung in speicherbare elektrische Energie umwandelt. Hierzu steuert die Steuerungseinrichtung 90 die elektrische Maschine 20 mit einem entsprechenden Erregungsstrom an, wobei die Kupplung 30 zumindest teilweise geschlossen ist, um eine übertragung der mechanischen Energie vor Verbrennungsmotor 10 zur elektrischen Maschine 20 zu ermöglichen. Die von der elektrischen Maschine 20 erzeugte elektrische Energie wird beispiels- weise teilweise zur Versorgung des Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs verwendet. Die elektrische Energie wird über die Aufladevorrichtung 70 dem Akkumulator 80 zugeführt. Die Aufladevorrichtung 70 ist vorzugsweise auch zur gesteuerten Leistungsabgabe, beispielsweise an die elektrische Maschine oder an das Bordnetz eingerichtet. Der Akkumulator kann ein Bleiakkumulator, ein NiCd- oder NiMH, oder ein anderer Akkumulator sein, der eine relativ hohe Energiedichte, eine hohen Entlade/Ladestrom und ein günstiges Preis/Kapazitäts- Verhältnis hat.

Die Figuren 2A und 2B zeigen einen beispielhaften Verlauf für Arbeitsgrößen eines Hybridantriebs, beispielsweise das in Figur 1 dargestellte Hybridantriebssystem.

Die Figur 2A zeigt den Verlauf der von außen angeforderten Drehmomentreserve, die einem Drehmomentüberschuss entspricht, und die sich beispielsweise auf Grund von gewünschten Geschwindigkeitsänderungen, d. h. Beschleunigungen und/oder durch auftretende Steigungen ergibt. Die Ursache kann ferner darin liegen, dass der Ventilhub (des oder der Einlassventile und/oder des oder der Auslassventils bzw. Auslassventile oder eines jeweiligen Teils hiervon) verändert, ein Turbo hinzugeschaltet, eine Auflader-Drosselklappe geöffnet, eine Zylindergruppe hinzugeschaltet oder auf andere Weise der Betriebspunkt bzw. der Lastpunkt sprungartig verschoben wird. Zwischen den zwei Punkten t ₀ und ti sowie nach dem Zeitpunkt t ₆ wird von außen keine Drehmomentreserve angefordert, bzw. das Erzeugungsdrehmoment wird nicht erhöht. Ferner ist es in diesen Zeitintervallen nicht notwendig, den Füllungsgrad zur Erzeugung eines höheren Drehmoments zu erhöhen. Jedoch zwischen den Zeitpunkten ti - t ₆ ergeben sich verschiedene Drehmomentreserven, d.h. ein überschuss an Erzeugungs-Drehmoment, wobei der überschuss an Erzeugungs-

Drehmoment bzw. die Drehmomentreserven beispielsweise von dem Verbrennungsmotor vorgesehen werden sollen, vorzugsweise durch ändern des Füllungsgrads des Verbrennungsmotors, oder durch ändern der Zylinderanzahl, durch An- / Abschalten eines Laders oder Turbos oder durch Verringerung des Hubs oder durch andere, oben beschriebene Maßnahmen.

Die Figur 2B zeigt den entsprechenden Verlauf des an den Abtrieb abgegebenen Drehmoments M _A b _g abe, sowie das vom Verbrennungsmotor erzeugte Erzeugungs-Drehmoment M ₆₁ - zeugt- Ferner zeigt die Figur 2B das von der elektrischen Maschine aufgenommene Drehmo- ment M _{aufil; e} i sowie das maximal vom Verbrennungsmotor durch änderung des Zündwinkels abzubauende oder zu kompensierende Drehmoment M _{aufil; max} . Der Index „aufn" bedeutet in diesem Zusammenhang die Kompensation durch Aufnahme, d.h. Umwandlung in speicherbare Energie oder die Kompensation durch Abbau, d.h. Vernichtung von Drehmoment. Das an den Abtrieb abgegebene Drehmoment M _A b _ga be ist zu allen Zeitpunkten konstant. Das Erzeugungs-Drehmoment M _erzeugt ist zwischen den Zeitpunkten t ₀ und ti sowie nach dem Zeitpunkt t ₆ ' konstant und entspricht dem erfindungsgemäßen ersten Erzeugungs- Drehmoment, welches bei einem ersten Füllungsgrad erzeugt wird. Da nach dem Zeitpunkt ti die geforderte Drehmomentreserve steigt bzw. der Betriebspunkt/Betriebsmodus verändert wird, vgl. Figur 2A, und der Drehmoment-überschuss größer Null ist, wird das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment erhöht.

Um gleichzeitig das an den Abtrieb abgegebene Drehmoment M _A b _ga be konstant zu halten, wird der Betrag, um den das zweite Erzeugungs-Drehmoment M _erzeugt das konstant zu haltende Abgabe-Drehmoment M _A b _ga be übersteigt, durch Variation des Zündwinkels des Verbrennungsmotors vom Verbrennungsmotor abgebaut. Das in Reserve stehende bzw. das überschüssige Drehmoment, das durch den Abstand des zweiten Erzeugungs-Drehmoments Merzeugt zu dem Abgabe Drehmoment M _A b _ga be gekennzeichnet ist, kann unmittelbar freigegeben werden, wenn der Zündwinkel des Verbrennungsmotors auf den ursprünglichen Zustand umgestellt wird, so dass der Anteil des Erzeugungs-Drehmoments, der vom Verbren- nungsmotor abgebaut wird, gleich Null wird.

Zwischen den Zeitpunkten t ₂ und t ₃ ändert sich abermals der Betriebspunkt und es verringert sich das überschüssige Drehmoment, so dass, wie in Figur 2B dargestellt ist, der von dem Verbrennungsmotor durch Verringerung des Zündwinkel-Drehmoments kompensierte bzw. abgebaute Drehmoment-anteil verringert ist. Auf Grund der Trägheit des Motors, der Einstellung des Motors sowie der Kraftstoffgemisch-Zuführung des Verbrennungsmotors werden änderungen in der gewünschten Drehmomentreserve nicht sprunghaft umgesetzt, sondern erfordern eine gewisse Einregelzeit, die im Wesentlichen die Form einer negativ-

exponentiellen Entwicklung haben. Bei änderung des Betriebspunkts durch Einstellung der Zündphase und des Zündwinkels kann das Erzeugungsdrehmoment innerhalb eines oder innerhalb weniger Zündtakte geändert werden.

Aus der Figur 2A ist ersichtlich, dass zwischen den Zeitpunkten t ₃ und U und den Zeitpunkten U und t ₅ besonders hohe Drehmomentreserven aufgebaut sind, so dass das Erzeugungs- Drehmoment einen hohen überschüssigen Anteil aufweist. Das zweite Erzeugungsdrehmoment, wie aus der Figur 2B ersichtlich, hat zwischen den Zeitpunkten t ₃ und t ₅ besonders hohe Werte, wobei am Zeitpunkt t ₃ ' (auf Grund der oben genannten Verzögerung, oder, falls nur eine vernachlässigbare Verzögerung auftritt, schon bei t ₃ ) ein Erzeugungs- Drehmoment hervorgerufen wird, das nicht mehr vollständig durch ändern des Zündwinkels des Verbrennungsmotors kompensiert werden kann. Diese Grenze, in der Fig. 2B als gestrichelte Horizontale dargestellt, markiert einen kleinstmöglichen Zündwinkel, oder einen Zündwinkel, bei dem der Verbrennungsmotor einen Wirkungsgrad erreicht, der unter vor- bestimmten Minimalanforderungen liegt.

Um daher das Abgabemoment M _A b _ga be konstant zu halten, müssen weitere Maßnahmen getroffen werden, um den überschuss vollständig zu vernichten bzw. zu kompensieren. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, in dem zwischen den Zeitpunkten t ₃ ' und t ₅ die elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor derart verbunden wird und angesteuert wird, dass diese ebenfalls einen Anteil des zu vernichtenden Drehmomentüberschusses aufnimmt. Der von der elektrischen Maschine aufgenommene Anteil ist in der Figur 2B als schraffierte Fläche dargestellt und liegt oberhalb der Grenze (gestrichelte Horizontale), die durch das maximal von dem Verbrennungsmotor aufzunehmende Drehmoment gekennzeichnet ist. Zwi- sehen den Zeitpunkten t ₃ ' und t ₅ wird der Zündwinkel des Verbrennungsmotors nicht geändert und bleibt unverändert bei der maximal möglichen Einstellung. Da zwischen den Zeitpunkten t ₃ ' und t ₅ die elektrische Maschine verwendet wird, um Anteile des Erzeugungs- Drehmoments durch Aufnahme zu kompensieren, ergibt sich durch die geringere Trägheit der elektrischen Maschine ein deutlich schnelleres Einstellen bzw. Einpendeln auf den SoIl- wert, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und bei änderung des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors durch änderung der zugeführten Kraftstoffmenge oder der Kraftstoff/Luft-Konzentration, insbesondere durch änderung der Luftmenge. Dies ist aus den Kurvensteigungen des Verlaufs in dem Intervall direkt nach dem Zeitpunkt t ₃ ' und direkt nach dem Zeitpunkt t ₄ zu erkennen, die die höhere Dynamik der elektrischen Maschine kennzeichnen. Der Anteil des Drehmoments, das die elektrische Maschine aufnehmen muss, ist zwischen den Zeitpunkten t ₃ ' und U geringer als zwischen den Zeitpunkten t ₄ und t ₅ , da zwischen t ₄ und t ₅ ein höherer Drehmoment-überschuss erzeugt wird, als zwischen den Zeitpunkten t ₃ und t ₄ . Zum Zeitpunkt t ₅ fällt der erzeugte Drehmoment-überschuss auf ei-

nen Wert unterhalb des Maximalwerts, der von dem Verbrennungsmotor durch ändern des Zündwinkels kompensiert werden kann. Daher erreicht das Erzeugungs-Drehmoment beim Zeitpunkt t ₅ einen Wert, der vollständig von dem Verbrennungsmotor durch ändern des Zündwinkels kompensiert werden kann, so dass das überschuss-Drehmoment ausschließlich vom Verbrennungsmotor kompensiert wird. Ab dem Zeitpunkt t ₆ fällt der Drehmoment- überschuss auf Null, wodurch auch das Erzeugungs-Drehmoment mit einer gewissen Trägheit, die durch den Verbrennungsmotor verursacht ist, auf das Abgabedrehmoment zurückfällt, welches an den Abtrieb abgegeben wird.

Zwischen den Zeitpunkten t ₃ ' und t ₅ nimmt die elektrische Maschine einen Drehmoment auf, das oberhalb der maximal vom Verbrennungsmotor aufzunehmenden Drehmoment liegt. Da die elektrische Maschine durch Umwandeln und Speichern elektrischer Leistung das Drehmoment aufnimmt, gibt die gestrichelte Fläche die Energie wieder, die zum Vorsehen der Drehmomentreserve in einem Akkumulator gespeichert werden kann. Die entsprechende elektrisch zu speichernde Leistung kann durch den maximalen Ladestrom des Akkumulators begrenzt sein.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird nicht der Verbrennungsmotor sondern zunächst die elektrische Maschine zur Kompensation des überschuss-Drehmoments ver- wendet. D.h., falls ein überschuss-Drehmoment-Schwellwert nicht überschritten ist, übernimmt die elektrische Maschine die Drehmomentkompensation, und der Verbrennungsmotor läuft vorzugsweise bei einem optimalen Zündwinkelwirkungsgrad. Dabei kann, wie in den Figuren 2A und 2B, das an dem Abtrieb abgegebene Drehmoment konstant sein. Der Verbrennungsmotor wird derart angesteuert, dass dieser gemäß den Vorgaben, wie es in Figur 2A dargestellt ist, ein Drehmoment erzeugt. In dieser Ausführungsform ergibt sich daher der gleiche Grundverlauf wie in Figur 2B, wobei die Kurve M _er zeugt dem Drehmoment entspricht, das vom Verbrennungsmotor erzeugt wird, und das gleichzeitig das Drehmoment darstellt, das von der elektrischen Maschine aufgenommen, d. h. in elektrische Energie umgewandelt wird. Ferner kann der zu ladende elektrische Energiespeicher, beispielsweise ein Akkumulator 80, eine maximale Ladeleistung aufweisen, so dass das Drehmoment, welches die elektrische Maschine aufnimmt, begrenzt ist. Dies führt zu einem Kurvenverlauf wie in der Figur 2B, wobei M _{aufil; max} dem Drehmoment entspricht, das auf Grund des begrenzten Ladestroms maximal von der elektrischen Maschine aufgenommen werden kann. Das darüber hinausgehende Drehmoment wird daraufhin durch ändern des Zündwinkels des Verbrennungsmotors vom Verbrennungsmotor abgebaut, der somit, wie auch die elektrische Maschine, einen Anteil des überschuss-Drehmoments kompensiert. M _{aufil; max} entspricht somit dem Moment, das zur zumindest teilweisen Kompensierung des erzeugten Drehmoments verwendet wird, d.h. im allgemeinen dem durch Zündwinkelverstellung, Ge-

neratorbetrieb der elektrischen Maschine, durch zusätzliche Fahrzeugbeschleunigung oder durch ein anderes Aggregat durch Vernichtung oder Umwandlung in speicherbare und/oder nicht speicherbare Energie dem Verbrennungsmotor (oder einem anderen Antriebsaggregat) entzogen wird.

Es ergibt sich somit ein Verlauf, wie er auch in der Figur 2B zwischen den Zeitpunkten t ₃ ' und t ₅ dargestellt ist, wobei der gestrichelte Bereich dem Drehmoment entspricht, welches von dem Verbrennungsmotor kompensiert bzw. durch Wirkungsgradverschlechterung abgebaut wird. Auf Grund der vertauschten Aufgaben würde dann der gestrichelte Bereich, der mit M _{aufil; e} i bezeichnet ist, von dem Verbrennungsmotor und nicht von der elektrischen Maschine kompensiert bzw. durch Vernichtung der Bewegungsenergie aufgenommen werden.

Die anhand der Figuren 2A und 2B dargestellten Ausführungsform stellen beispielhafte er- fmdungsgemäße Verfahren dar, bei denen der Anteil des Drehmoments, der von der elektrischen Maschine aufgenommen wird, sowie der Anteil des Drehmoments, der von dem Verbrennungsmotor durch ändern des Zündwinkels aufgenommen wird, sich durch Grenzwerte bestimmt, wobei entweder die elektrische Maschine oder der Verbrennungsmotor die Grundlast des Reserve-Drehmoments aufnimmt und die jeweils andere Komponente das darüber hinausgehende Reserve-Drehmoment aufnimmt. Somit ist die Komponente, die die Grundlast aufnimmt, bei einem hohen, durch Betriebspunkteinstellungen erforderlichen ü- berschuss-Drehmoment zu 100 % ausgelastet. Daher sieht eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Aufteilung der Anteile der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors in gleiche Teile vor, oder abhängig von der Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder der elektrischen Maschine des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers und/oder der gewünschten Fahrdynamik. Hierbei wird vorzugsweise berücksichtigt, dass die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor grundsätzlich verschiedene Arten des Abbaus des überschuss-Drehmoments aufweisen, die mit unterschiedlichen Dynamiken ausweisen. Wenn beispielsweise der elektrische Energiespeicher die e- lektrische Maschine kurzfristig mit einer hohen Leistung versorgen kann, so kann die Kompensation des überschuss-Drehmoments schneller verringert werden (beispielsweise zur Beschleunigung), wenn die Drehmomentreserve größtenteils durch die elektrische Maschine gebildet wird, und nicht durch den Verbrennungsmotor, wenn der Verbrennungsmotor mit einer geringen Drehzahl läuft.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors berücksichtigt, so dass der Verbrennungsmotor nur soweit zur überschussbildung bei-

tragen kann, als ein bestimmter minimaler Wirkungsgrad auf Grund des geänderten Zündwinkels nicht unterschritten wird.

Alternativ oder in Kombination hierzu wird der Wirkungsgrad der Energiespeicherung durch die elektrische Maschine berücksichtigt, wobei insbesondere Wärme- und Reibungsverluste der elektrischen Maschine, der Aufladevorrichtung und des elektrischen Speichers berücksichtigt werden.

In einer weiteren Ausführung wird nur ein Anteil des Erzeugungs-Drehmoments, der von dem Verbrennungsmotor erzeugt wird, von dem Verbrennungsmotor und/oder von der e- lektrischen Maschine als überschuss-Drehmoment kompensiert bzw. abgebaut, sondern bildet eine Drehmoment-Komponente, die zur Beschleunigung eines Fahrzeugs verwendet wird. Obwohl in der Figur 2B ein konstant bleibendes Abgabe-Drehmoment dargestellt ist, kann es, beispielsweise auf Grund eines Fahrerwunschs, erforderlich sein, ein geringeres oder ein höheres überschuss-Drehmoment in der elektrischen Maschine und/oder in dem elektrischen Verbrennungsmotor zu erzeugen, als es ein konstantes Abtriebs-Drehmoment erfordern würde. Daher umfasst eine Ausführung der Erfindung ein Verfahren, bei der sich der Betriebspunkt, der die Abgabeleistung und/oder das Erzeugungs-Drehmoment beein- flusst, aus dem überschuss-Drehmoment des Verbrennungsmotors, dem überschuss- Drehmoment der elektrischen Maschine und dem Drehmoment ergibt, das zur vom Fahrer gewünschten Beschleunigung führt.

Das maximale gesamte überschuss-Drehmoment ergibt sich durch das maximale Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor durch änderung des Zündwinkels kompensiert werden kann, und aus dem maximalen überschuss-Drehmoment, das dem maximalen Drehmoment entspricht, welches die elektrische Maschine auf Grund von mechanischen Vorgaben oder auf Grund von maximalen Ladeströmen des Akkumulators aufnehmen kann.