DE102004036581A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Der Hybridantrieb enthält wenigstens eine Brennkraftmaschine (10) und wenigstens einen Elektromotor (11), die zusammen ein Antriebsmoment bzw. eine Antriebsleistung für ein Kraftfahrzeug bereitstellen. Bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, die mindestens einer unteren Leistungsschwelle (P0) entspricht, wird die Brennkraftmaschine (10) ständig wenigstens näherungsweise mit Volllast (60, 61, 62) betrieben.

Description

  • Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs aus, der wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens einen Elektromotor enthält, die zusammen ein Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug bzw. eine Antriebsleistung bereitstellen, und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Aus der DE 195 39 571 A1 ist ein Hybridantrieb bekannt geworden, bei dem eine Brennkraftmaschine und ein Elektromotor mit einem elektrodynamischen Wandler gekoppelt sind. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine kann mit dem Elektromotor angehoben oder abgesenkt werden. Hierdurch kann die Brennkraftmaschine ständig in einem Drehzahlbereich mit größtem Wirkungsgrad betrieben werden.
  • Aus der DE 101 60 018 A1 ist ein Hybridantrieb bekannt geworden, bei dem in Abhängigkeit von der momentanen Leistungsanforderung an den Hybridantrieb und in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Leistung des Hybridantriebs durch ein koordiniertes Ansteuern der Brennkraftmaschine und des Elektromotors unter Beibehaltung der momentanen Leistungsanforderung eine optimale Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgegeben wird.
  • Aus der DE 101 48 345 A1 ist ein Hybridantrieb bekannt geworden, bei dem wenigstens ein Elektromotor von einem wirkungsgradoptimalen Betriebsbereich in Abhängigkeit von der Leis tungsanforderung an den Hybridantrieb in einen Betriebszustand gebracht wird, bei dem eine schnelle Drehmomentänderung des Elektromotors erfolgen kann.
  • Aus der DE 101 60 480 A1 ist ein Hybridantrieb bekannt geworden, bei dem zur Optimierung von Energieverbrauch, Komfort, Emissionen und Fahrverhalten eine koordinierte Steuerung mechanischer, elektrischer und thermischer Leistungseinflüsse im gesamten Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Anhand von Betriebskenngrößen, die insbesondere den Ist-Betriebszuständen der einzelnen Aggregate entsprechen, und in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch wird ein optimaler Betriebszustand für den vorhandenen Aggregateverbund ermittelt.
  • Aus der DE 102 03 064 A1 ist ein Hybridantrieb bekannt geworden, bei dem der Betriebspunkt des wenigstens einen Elektromotors bei vorgegebenem Drehmoment-Sollwert und gegebener Ist-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs derart gewählt werden, dass die Summe der mechanischen Leistung und des elektrischen Verlusts des Elektromotors im Wesentlichen gleich null ist, sodass die elektrischen Energiespeicher unbeteiligt bleiben.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens einen Elektromotor enthält, die zusammen ein Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug oder eine Antriebsleistung bereitstellen, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die einen niedrigen Energieverbrauch des Hybridantriebs und insbesondere niedrige Emissionen ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Betreiben eines Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs geht davon aus, dass der Hybridantrieb wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens einen Elektromotor enthält, die zusammen ein Antriebsmoment bzw. eine Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, die mindestens einer unte ren Leistungsschwelle entspricht, ständig wenigstens näherungsweise mit Volllast betrieben wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht das Betreiben der Brennkraftmaschine einerseits mit einem hohen Wirkungsgrad, sodass ein geringer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann. Andererseits tritt durch das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Volllast eine erhöhte Abgastemperatur auf, die zur Beheizung von gegebenenfalls im Abgasbereich angeordneten Abgasreinigungsvorrichtungen beiträgt, sodass der Energieaufwand für gegebenenfalls erforderliche zusätzliche Heizmaßnahmen gering ist oder sogar vollständig entfällt. Die durch das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Volllast bedingten erhöhten Abgas-Rohemissionen, insbesondere von Partikeln wie beispielsweise Rußpartikeln, können energieeffizient beseitigt werden, sodass sich insgesamt ein niedriger Energiebedarf des Hybridantriebs ergibt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens hergerichtet ist. Insbesondere betreibt das Steuergerät die Brennkraftmaschine bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, die mindestens einer unteren Leistungsschwelle entspricht, ständig wenigstens näherungsweise mit Volllast.
  • Als Hybridantrieb kann ein leistungsverzweigender Hybridantrieb vorgesehen sein, der wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens zwei Elektromotoren enthält, wobei die Brennkraftmaschine sowie die beiden Elektromotoren über ein stufenloses Getriebe miteinander verbunden sind.
  • Als Hybridantrieb kann auch ein paralleler Hybridantrieb mit einem stufenlosen Getriebe vorgesehen sein, der wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens einen Elektromotor enthält.
    •
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
  • Zeichnung
  • 1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft und die 2 – 4 zeigen Kennlinien in Abhängigkeit von einer Drehzahl.
  • 1 zeigt einen Hybridantrieb eines nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs, der eine Brennkraftmaschine 10 sowie einen Elektromotor 11 enthält. In einem Ansaugbereich 12 der Brennkraftmaschine 10 sind ein Luftsensor 13, eine Drosselklappe 14 und ein Kompressor 15 angeordnet.
  • In einem Abgasbereich 20 der Brennkraftmaschine 10 sind eine Abgasturbine 21, ein Lambdasensor 22, eine Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 23, ein Katalysator 24, eine Sekundärluft-Einbringvorrichtung 25 sowie ein Partikelfilter 26 angeordnet. Die in 1 eingetragene Verbindung zwischen der Abgasturbine 21 und dem Kompressor 15 deutet an, dass die beiden Teile mechanisch miteinander in Verbindung stehen. Zusammen bilden sie einen Abgasturbolader.
  • Der Brennkraftmaschine 10 ist eine Kraftstoff-Zumessvorrichtung 30 und einer Batterie 31 eine Ladeztstands-Ermittlung 32 zugeordnet.
  • Der Luftsensor 13 gibt an eine Steuerung 40 ein Luftsignal ml, die Brennkraftmaschine 10 eine Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm, der Lambdasensor 22 ein Lambdasignal lam, der Elektromotor 11 eine Elektromotor-Drehzahl Nmot und die Ladezustands-Ermittlung 32 ein Ladezustands-Signal SOC ab. Der Steuerung 40 wird weiterhin ein Drehmoment-Sollwert MFa zugeführt.
  • Die Steuerung 40 gibt an die Drosselklappe 14 ein Drosselklappensignal dr, an die Kraftstoff-Zumessvorrichtung 30 ein Brennkraftmaschinen-Drehmomentsignal MBkm, an die Abgasturbine 21 ein Steuersignal S, an die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 23 ein Reagenzmittel-Dosiersignal mRea, an die Sekundärluft-Einbringvorrichtung 25 ein Sekundärluft-Dosiersignal mSL sowie an den Elektromotor 11 ein Elektromotor-Drehmomentsignal MEmot ab.
  • 2 zeigt eine erste Leistungshyperbel P1 in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm, die um einen Erhöhungsbetrag 50 auf eine obere Grenzhyperbel 51 angehoben oder um einen Absenkungsbetrag 52 auf eine untere Grenzhyperbel 53 abgesenkt werden kann.
  • Auf der ersten Leistungshyperbel P1 ist ein erster Leistungsvorgabepunkt 54 eingetragen, der zu einem zweiten Leistungsvorgabepunkt 55 verschoben werden kann.
  • Eingetragen ist weiterhin ein Volllastbereich 60 der Brennkraftmaschine 10 in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm, der von einer unteren Volllastgrenze 61 und einer oberen Volllastgrenze 62 begrenzt wird. Der Volllastbereich 60 endet an einer unteren Drehzahlgrenze 63 der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm.
  • Ein erster, schraffiert eingetragener Auswahlbereich 64 wird von der oberen Volllastgrenze 62, der oberen Grenzhyperbel 51, der unteren Volllastgrenze 61, der unteren Grenzhyperbel 53 sowie gegebenenfalls durch die untere Drehzahlgrenze 63 begrenzt.
  • Der Lastzustand der Brennkraftmaschine 10 entspricht wenigstens näherungsweise dem Brennkraftmaschinen-Drehmoment MBkm, das deshalb neben der Leistung P zur Ordinatenbeschriftung herangezogen ist.
  • 3 zeigt eine zweite Leistungshyperbel P2 in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm. Diejenigen in 3 gezeigten Teile, die mit den in 2 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen jeweils dieselben Bezugszeichen. Die der zweiten Leistungshyperbel P2 zugrunde liegende Leistung ist geringer als die der ersten Leistungshyperbel P1. Aufgrund der Absenkung ergibt sich ein zweiter Auswahlbereich 70, der kleiner als der erste Auswahlbereich 64 ist.
  • 4 zeigt eine einer unteren Leistungsschwelle PO entsprechende dritte Leistungshyperbel in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm. Diejenigen in 4 gezeigten Teile, die mit den in 2 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen jeweils wieder dieselben Bezugszeichen. Der zweite Leistungsvorgabepunkt 55, der auf der unteren Leistungsschwelle PO liegt, weist einen Schnittpunkt mit der unteren Volllastgrenze 6l auf, der bei der unteren Drehzahlgrenze 63 der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm liegt. Ein Auswahlbereich tritt in 4 nicht auf. Ein eingetragener dritter Leistungsvorgabepunkt 80 liegt unterhalb der unteren Leistungsschwelle PO.
  • Erfindungsgemäß wird folgendermaßen vorgegangen:
    Der in 1 gezeigte Hybridantrieb enthält wenigstens die eine Brennkraftmaschine 10 und den wenigstens einen Elektromotor 11, die zusammen ein Antriebsmoment bzw. eine Antriebsleistung für ein nicht näher gezeigtes Kraftfahrzeug aufbringen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein leistungsverzweigender Hybridantrieb vorgesehen, der wenigstens die Brennkraftmaschine 10 und wenigstens 2 Elektromotoren 11 enthält, wobei sämtliche Antriebe über ein stufenloses Getriebe miteinander verbunden sind. Bei einem derartigen leistungsverzweigenden Hybridantrieb kann ein Elektromotor ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs abgeben während der andere Elektromotor Energie zum Batterieladen bereitstellen kann. Durch das stufenlose Getriebe können die Drehzahlbeiträge der einzelnen Antriebe stufenlos festgelegt werden. Eine andere Möglichkeit zur Realisierung eines wahlfreien Drehzahlbeitrags der einzelnen Antriebe ist aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt geworden, bei dem der Rotor des Elektromotors 11 mit einem Stator zusammenwirkt, der auf der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 10 angeordnet ist.
  • Der Hybridantrieb muss insgesamt einen von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschten Drehmoment-Sollwert MFa bereitstellen, der wenigstens näherungsweise einer Fahrpedal-Stellung entspricht. Bei einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Drehzahl NBkm entspricht der Drehmoment-Sollwert MFa einer Leistung. Die Punkte jeweils konstanter Leistung ergeben die in den 2 – 3 gezeigten Leistungshyperbeln P1, P2 bzw. die in 4 gezeigte unteren Leistungsschwelle PO.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine 10 bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, die mindestens der in 4 gezeigten unteren Leistungsschwelle PO entspricht, ständig wenigstens näherungsweise mit Volllast betrieben wird. Die Volllast der Brennkraftmaschine 10 ist durch die drehzahlabhängige Kennlinie maximalen Drehmoments gegeben. Anstelle des maximalen Drehmoments kann eine der Brennkraftmaschine 10 pro Kol-benhub zugeführte maximal zulässige Kraftstoffmenge oder eine andere Betriebskenngröße des Hybridantriebs oder der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen sein.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sieht vor, dass die Volllast der Brennkraftmaschine 10 verändert werden kann. Gemäß den den 2 – 4 zugrunde liegenden Ausführungsbeispielen kann die Volllast der Brennkraftmaschine 10 zwischen der unteren und oberen Volllastgrenze 61, 62 verändert werden, sodass die Volllast den Volllastbereich 60 aufgespannt.
  • Eine erste Möglichkeit zum Verändern der Volllast 60, 61, 62, die insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen geeignet ist, sieht eine Drosselung der von der Diesel-Brennkraftmaschine 10 angesaugten Luft vor. Die Drosselung erfolgt mit der im Ansaugbereich 12 angeordneten Drossel 14, die von der Steuerung 40 mit dem Drosselklappensignal dr gesteuert wird.
  • Eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit zum Verändern der Volllast 60, 61, 62, die ebenfalls insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen geeignet ist, sieht eine Ansteuerung der Abgasturbine 21 mit dem Steuersignal S vor. Die Abgasturbine 21, die vorzugsweise eine variable Schaufelgeometrie aufweist, bildet zusammen mit dem Kompressor 15 einen Abgasturbolader variabler Verdichtungsleistung.
  • Prinzipiell ist es möglich, die Volllast 60, 61, 62 der Brennkraftmaschine 10 zusätzlich oder alternativ durch eine Veränderung der Kraftstoffmenge zu beeinflussen. Da die Kraftstoffmenge wenigstens näherungsweise proportional zum gewünschten Brennkraftmaschinen-Drehmoment MBkm ist, wurde gemäß 1 die Ansteuerung der Kraftstoff-Zumessvorrichtung 30 mit dem Brennkraftmaschinen-Drehmoment MBkm eingetragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Luftmenge derart festgelegt, dass die vom Lambdasensor 22 gemessene Luftzahl Lambda im Abgas auf einen Wert von wenigstens näherungsweise 0,9 bis 1,3 festgelegt wird. Diese derart eingestellte Luftzahl entspricht einem volllastähnlichen Verbrennungszustand im Brennraum der Brennkraftmaschine 10.
  • Ein Unterschreiten eines Lambdawerts von 1,0 führt zum erhöhten Auftreten von unverbrannten Kraftstoffanteilen im Abgas, die für unterschiedliche Maßnahmen herangezogen werden können. Eine erste Maßnahme sieht die Beheizung des im Abgasbereich 20 vorgesehenen wenigstens einen Katalysators 24 und/oder des wenigstens einen Partikelfilters 26 vor. Die Beheizung kann dadurch realisiert werden, dass die Kraftstoffanteile mit vorhandenem Restsauerstoff im Abgas insbesondere auf katalytischen Oberflächen exotherm reagieren. Eine solche katalytische Fläche liegt im Katalysator 24 ohnehin vor. Der Partikelfilters 26 kann mit einer entsprechenden katalytischen Fläche beschicht werden. Sofern die Bedingungen für eine Thermoreaktion im Abgasbereich 20 ausreichen, tragen die unverbrannten Kraftstoffanteile zu einer Aufheizung des Abgases bei, das indirekt den Katalysator 24 und/oder das Partikelfilter 26 beheizt.
  • Ein anderer Zweck für die Vorgabe der Luftzahl Lambda auf einen Wert von kleiner 1 liegt darin, dass die unverbrannten Kraftstoffanteile im Abgas zu einem Regenerieren eines als Speicherkatalysator ausgestalteten Katalysators 24 herangezogen werden können. Die Kraftstoffanteile wirken in diesem Fall als Reagenzmittel.
  • Bei der Festlegung der Luftzahl Lambda muss berücksichtigt werden, dass insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen mit einem großen Luftüberschuss betrieben werden. Bei einer Festlegung der Luftzahl Lambda auf wenigstens näherungsweise 1,0 muss eventuell mit einer erheblichen Zunahme der Partikelemission, insbesondere die der Rußpartikel-Emission gerechnet werden. Es kann deshalb zweckmäßig sein, die Luftzahl Lambda auf einen Wert größer 1 bis beispielsweise maximal 1,3 festzulegen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sieht vor, dass die Luftzahl Lambda auf einen Wert von wenigstens näherungsweise 0,97 bis 1,05 festgelegt wird. Dieser vergleichsweise enge Bereich der Luftzahl Lambda zielt darauf ab, dass die von der Brennkraftmaschine 10 emittierten Roh-Emissionen in einem herkömmlichen 3-Wege-Katalysator in unschädliche Verbindungen umgewandelt werden können. Ein solcher 3-Wege-Katalysator ist ein Massenprodukt und daher vergleichsweise preiswert erhältlich. Die Festlegung der Luftzahl Lambda auf den Bereich von 0,97 bis 1,05 ist nicht als streng auf diesen Bereich festgelegt anzusehen. Vielmehr ist dieser Bereich auf das Konvertierungsfenster des jeweils eingesetzten 3-Wege-Katalysators abzustimmen und muss daher gegebenenfalls geringfügig nach oben oder unten erweitert werden.
  • Sofern die Festlegung der Luftzahl Lambda auf wenigstens näherungsweise 0,97 bis 1,05 im Hinblick auf die Abgas-Rohemissionen der Brennkraftmaschine 10, insbesondere der Partikelemissionen, nicht sinnvoll ist und deshalb auf ein höheres Lambda festgelegt wird, kann dennoch auf den herkömmlichen 3-Wege-Katalysator zurückgegriffen werden. Die angegebene Grenze des Lambdawerts von 1,3 ist ebenfalls nicht als starr zu betrachten und kann im Hinblick auf die jeweils vorgefundenen Bedingungen variieren. Die Luftzahl Lambda im Abgas der Brennkraftmaschine zum Erreichen des optimalen Konvertierungsfensters des 3-Wege-Katalysators muss entweder durch innermotorische oder durch die im Ausführungsbeispiel gezeigte nachmotorische Einbringung von Reagenzmittel auf das erforderliche Maß gebracht werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist für die zusätzliche Einbringung von Reagenzmittel die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 23 vorgesehen. Bei dem Reagenzmittel handelt es sich vorzugsweise um Kraftstoff. Die Dosierung nimmt die Steuerung 40 mit dem Reagenzmittel-Dosiersignal mRea vor, das beispielsweise einen Öffnungsquerschnitt eines nichts näher gezeigten Dosierventils oder einen Dosierdruck festlegt.
  • Die durch das wenigstens näherungsweise Betreiben der Brennkraftmaschine 10 mit Volllast 60, 61, 62 vorliegende erhöhte Abgastemperatur wird vorteilhaft zum Beheizen des Partikelfilters 26 herangezogen. Das Partikelfilter 26 ist insbesondere im Abgasbereich 20 einer Diesel-Brennkraftmaschine 10 zur Beseitigung der Partikel-Emissionen angeordnet. Während der Partikel-Einlagerungsphase sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich. Eine Regeneration des Partikelfilters 26 erfolgt durch eine Erhöhung der Temperatur im Partikelfilter auf einen Wert von beispielsweise 550 °C – 650 °C. Bei dieser Temperatur beginnt eine exotherme Reaktion, bei der die Partikel verbrennen. Sofern durch eine geeignete Festlegung der Luftzahl Lambda im Abgas der Brennkraftmaschine 10 auf einen Wert von wenigstens näherungsweise 1,0 oder höher genügend Sauerstoff zur Verfügung steht, startet die Reaktion beim Erreichen der unteren Temperaturgrenze von selbst. Gegebenenfalls ist die Zuführung von Sauerstoff erforderlich. Hierzu ist die Sekundärluft-Einbringvorrichtung 25 vorgesehen, die von der Steuerung 40 mit dem Sekundärluft-Dosiersignal mSL angesteuert wird.
  • Unter den in 2 gezeigten Bedingungen ist es problemlos möglich, den ersten Leistungsvorgabepunkt 54 derart auf der ersten Leistungshyperbel P1 zu verschieben, dass der zweite Leistungsvorgabepunkt 55 innerhalb des Volllastbereichs 60 zu liegen kommt. Vorzugsweise wird der zweite Leistungsvorgabepunkt 55 wenigstens näherungsweise in die Mitte des Volllastbereichs 60 gelegt. Mit dieser Maßnahme kann die Volllast 60, 61, 62 der Brennkraftmaschine 10 durch den maximal möglichen Abstand sowohl von der unteren Volllastgrenze 61 als auch von der oberen Volllastgrenze 62 einfach eingestellt werden.
  • Eine Änderung der Leistungsanforderung bedeutet nicht notwendigerweise ein neues Festlegen der Volllast 60, 61, 62 der Brennkraftmaschine 10. Mit dem wenigstens einen Elektromotor 11 ist es möglich, eine Leistungsänderung bei einem fest gehaltenen zweiten Leistungsvorgabepunkt 55 zu realisieren.
  • Die Leistung kann um den Erhöhungsbetrag 50 erhöht werden, wobei der maximale Erhöhungsbetrag 50 von der maximal möglichen Leistung des Elektromotors 11 abhängt.
  • Vorzugsweise kann der wenigstens eine Elektromotor 11 im Generatorbetrieb arbeiten, um beispielsweise die Batterie 31 zu laden. Der Elektromotor 11 nimmt während dieses Betriebs Leistung auf, sodass die Leistung um den Absenkungsbetrag 51 gegenüber der ersten Leistungshyperbel P1 abgesenkt werden kann. Der maximale Absenkungsbetrag 51 hängt von der maximal möglichen Leistungsaufnahme des Elektromotors 11 ab.
  • Bei einem Festhalten des zweiten Leistungsvorgabepunkts 55 kann durch eine Variation der Leistung des wenigstens einen Elektromotors 11 der Arbeitspunkt des gesamten Hybridantriebs innerhalb des ersten Auswahlbereichs 64 liegen, der durch die obere Volllastgrenze 62 der Brennkraftmaschine 10, die obere Grenzhyperbel 51, die untere Volllastgrenze 61 der Brennkraftmaschine 10 sowie die untere Grenzhyperbel 53 begrenzt wird. Wenn zusätzlich eine Änderung der Volllast 60, 61, 62 der Brennkraftmaschine 10 zugelassen wird, kann der erste Auswahlbereich 64 entsprechend vergrößert oder verkleinert werden.
  • Innerhalb des ersten Auswahlbereichs 64 kann eine Optimierung hinsichtlich des gesamten Leistungsbedarfs sowohl der Brennkraftmaschine 10 als auch des Elektromotors 11 und/oder hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine 10 und/oder hinsichtlich der Roh-Emissionen der Brennkraftmaschine 10 und/oder hinsichtlich des Ladezustands der Batterie 31 und/oder hinsichtlich der angestrebten Zyklenzahl bzw. Zyklentiefe der Batterie 31 erfolgen.
  • Der Ladezustand der Batterie 31 wird von der Ladezustands-Erkennung 34 ständig ermittelt und mit dem Ladezustands-Signal SOC der Steuerung 40 zur Verfügung gestellt.
  • Bei dem der 3 zugrunde liegenden Ausführungsbeispiel ist die Leistungsanforderung an den Hybridantrieb geringer als bei dem Ausführungsbeispiel, das 2 zugrunde liegt. Die zweite Leistungshyperbel P2 liegt deshalb vom auswählbaren Volllastbereich 60 der Brennkraftmaschine 10 weiter entfernt. Insgesamt ist dadurch der zweite Auswahlbereich 70 gegenüber dem ersten Auswahlbereich 64 eingeschränkt. Auch in dieser Betriebssituation kann der Arbeitspunkt des gesamten Hybridantriebs innerhalb des zweiten Auswahlbereich 70 festgelegt werden. Vorzugsweise wird wieder die Volllast 60, 61, 62 der Brennkraftmaschine 10 wenigstens näherungsweise in die Mitte zwischen der unteren und oberen Volllastgrenze 61, 62 gelegt.
  • Die in 4 gezeigte untere Leistungsschwelle PO, entsprechend der dritten Leistungshyperbel, weist nur noch einen Schnittpunkt mit der unteren Volllastgrenze 61 der Brennkraftmaschi ne 10 auf, der bei der unteren Drehzahlgrenze 63 liegt. Der erste Leistungsvorgabepunkt 54 kann bei dieser Betriebssituation nur genau auf den Schnittpunkt verschoben werden, der dem zweiten Leistungsvorgabepunkt 55 entspricht. Ein Auswahlbereich 64, 70 entfällt. Eine Variationsmöglichkeit der Volllast 60, 61, 62 der Brennkraftmaschine 10 ist bei dieser Betriebssituation nicht mehr möglich.
  • Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein dritter Leistungsvorgabepunkt 80 eingetragen, der unterhalb der unteren Leistungsschwelle PO liegt. Bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, der unterhalb der unteren Leistungsschwelle PO liegt, wie es beim dritten Leistungsvorgabepunkt 80 der Fall ist, kann die Brennkraftmaschine 10 nicht mehr mit Volllast 60, 61, 62 betrieben werden. In dieser Situation wird die gesamte Antriebsleistung vom wenigstens einen Elektromotor 11 bereitgestellt. Unter Verzicht auf die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile durch ein Betreiben der Brennkraftmaschine 10 unterhalb der unteren Volllastgrenze 61 kann auch in dieser Betriebssituation die Brennkraftmaschine 10 einen Leistungsbeitrag liefern.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens eine Brennkraftmaschine (10) und wenigstens einen Elektromotor (11) enthält, die zusammen ein Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug bereitstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (10) bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, die mindestens einer unteren Leistungsschwelle (PO) entspricht, ständig wenigstens näherungsweise mit Volllast (60, 61, 62) betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volllast (60, 61, 62) der Brennkraftmaschine (10) verändert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Volllast (60, 61, 62) durch ein Androsseln der angesaugten Luft festgelegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Volllast (60, 61, 62) durch ein Ansteuern eines Abgasturboladers (15, 21) festgelegt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufzahl Lambda im Abgas der Brennkraftmaschine (10) auf einen Wert von wenigstens näherungsweise 0,9 bis 1,3 festgelegt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzahl Lambda im Abgas der Brennkraftmaschine (10) auf einen Wert von wenigstens näherungsweise 0,97 bis 1,05 festgelegt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Volllast (60, 61, 62) wenigstens näherungsweise in der Mitte zwischen einer unteren und oberen Volllastgrenze (61, 62) festgelegt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasbereich (20) der Brennkraftmaschine (10) wenigstens ein Katalysator (24) und/oder ein Partikelfilter (26) vorgesehen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzahl Lambda im Abgas der Brennkraftmaschine (10) auf einen Wert festgelegt wird, die wenigstens näherungsweise auf den optimalen Konvertierungsbereich des Katalysators (24) abgestimmt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (24) als Speicherkatalysator ausgebildet wird und dass die Luftzahl Lambda im Abgas der Brennkraftmaschine (10) auf einen zur Regeneration des Katalysators (24) erforderlichen Wert festgelegt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vor dem Katalysator (24) ein Reagenzmittel oder ein Ausgangsstoff eines Reagenzmittels, vorzugsweise Kraftstoff, eingebracht wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vor dem Partikelfilter (26) Sekundärluft eingeblasen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, die unterhalb der unteren Leistungsschwelle (PO) liegt, die geforderte Leistung nur von dem wenigstens einen Elektromotor (11) aufgebracht wird.
  14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens hergerichtetes Steuergerät (40) vorgesehen ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (40) die Brennkraftmaschine (10) bei einer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb, die mindestens einer unteren Leistungsschwelle (PO) entspricht, ständig wenigstens näherungsweise mit Volllast (60, 61, 62) betreibt.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Hybridantrieb ein leistungsverzweigender Hybridantrieb vorgesehen ist, der wenigstens eine Brennkraftmaschine (10) und wenigstens 2 Elektromotoren (11) enthält, wobei die Brennkraftmaschine (10) sowie die beiden Elektromotoren (11) über ein stufenloses Getriebe miteinander verbunden sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Hybridantrieb ein paralleler Hybridantrieb und als Getriebe ein kontinuierliches Getriebe vorgesehen ist, der wenigstens eine Brennkraftmaschine (10) und wenigstens einen Elektromotor (11) enthält.
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