DE102006013502A1

DE102006013502A1 - Antriebsvorrichtung mit einem mechanisch angetriebenen Zusatzaggregat, Verfahren zum Betreiben der Antriebsvorrichtung und Mittel zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006013502A1
Application number: DE102006013502A
Authority: DE
Inventors: Mathias Deiml
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-09-27
Also published as: WO2007107458A2; WO2007107458A3

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für einen Vollhybridantrieb, verfügt über eine Brennkraftmaschine (2), einen Elektromotor (6), eine Kupplung (32) zur wahlweisen Verbindung der Brennkraftmaschine (2) mit dem Elektromotor (6) zur Übertragung von Drehmomenten und ein mit dem Elektromotor (6) zur Übertragung von Drehmomenten permanent verbundenes oder wahlweise über eine Zusatzaggregatkupplung (35) verbindbares Zusatzaggregat (32).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung mit einem mechanisch angetriebenen Zusatzaggregat, Verfahren zum Betreiben der Antriebsvorrichtung und Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
Kraftfahrzeuge verfügen neben dem Motor in der Regel über Hilfseinrichtungen, die zur Durchführung von Hilfsaufgaben benötigt werden. Diese Hilfseinrichtungen verfügen häufig über mechanisch angetriebene Zusatzaggregate, unter denen im Rahmen der vorliegenden Erfindungen Einrichtungen verstanden werden, die mechanisch angetrieben beispielsweise Energie oder Leistung zwischen Energieformen wandeln und/oder vorzugsweise Unter- bzw. Überdruck zum Beispiel für die Hilfseinrichtung liefern.
Als eine Gruppe solcher Hilfseinrichtungen sind Hilfseinrichtungen für den Antriebsstrang zu nennen, die zum Betrieb desselben verwendet werden. Beispiele für solche Hilfseinrichtungen sind Schmiersysteme. Die entsprechenden Zusatzaggregate sind dann beispielsweise Ölpumpen, insbesondere auch Getriebeölpumpen.
Weitere Hilfseinrichtungen bilden Sicherheitseinrichtungen von Fahrzeugen, beispielsweise die Bremsanlagen. Diese verfügen häufig als Zusatzaggregat über Unter- oder Überdruckpumpen, die während des Betriebs des Fahrzeugs dauernd betrieben werden müssen.
Noch weitere Beispiele für Hilfseinrichtungen finden sich im Bereich der Komfortfunktionen. Nutzer von Kraftfahrzeugen stellen zunehmend Anforderungen an den Komfort bei der Benutzung. Viele Kraftfahrzeuge sind daher mit entsprechenden Kom forteinrichtungen ausgestattet, die von dem Antrieb des Kraftfahrzeugs wenigstens indirekt angetrieben bzw. mit Energie versorgt werden. Ein wichtiges Beispiel für eine Komforteinrichtung ist eine Klimaanlage zur Klimatisierung beispielsweise des Fahrzeuginnenraums. Bekannte Klimaanlagen verfügen dazu über einen Klimakompressor als Zusatzaggregat, der Kühlmittel komprimiert, und über einen mit dem Klimakompressor über Kühlmittelleitungen verbundenen Verdampfer, der das Kühlmittel unter Abkühlung verdampft.
Eine weitere Komforteinrichtung ist die Lenkhilfe, die als Zusatzaggregat über eine Pumpe verfügt, die eine Flüssigkeit unter Druck setzt, die zur Verstärkung der Wirkung von Lenkbewegungen eines Fahrers auf die Räder verwendet wird.
Bei Kraftfahrzeugen mit konventionellen Antrieben, d.h. Antrieben allein mit Brennkraftmaschinen, werden solche mechanisch angetriebenen Zusatzaggregate von Hilfseinrichtungen häufig direkt, z.B. mittels eines Riemenantriebs, von der Brennkraftmaschine angetrieben.
Zunehmend finden jedoch Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb, insbesondere Vollhybridantrieb, Interesse, da diese im Betrieb eine geringere Schadstoffemission und einen geringeren Kraftstoffverbrauch aufweisen können. Vollhybridantriebe im Sinne der Erfindung verfügen über wenigstens zwei verschiedene Antriebsquellen, typischerweise eine Brennkraftmaschine und einen Antriebselektromotor, auch als Hauptelektromotor bezeichnet, die gemeinsam oder jeweils allein zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben werden können. Da bei solchen Hybridantrieben die Brennkraftmaschine nicht dauernd in Betrieb zu sein braucht, stellt sich das Problem, wie Zusatzaggregate, insbesondere für den zuverlässigen Betrieb des Antriebsstrangs, für Komfortfunktionen oder Sicherheitsfunktionen, die permanent während des Betriebs des Kraftfahrzeugs betrieben werden sollen, in den verschiedenen Betriebsarten angetrieben werden können.
Eine Lösungsmöglichkeit besteht darin, neben dem Antriebs-Elektromotor weitere Elektromotoren vorzusehen, die wenigstens bei nicht arbeitender Brennkraftmaschine zum Antrieb der verschiedenen Zusatzeinrichtungen dienen.

So ist in EP 1 362 726 A2 eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei der ein Klimakompressor über eine erste Kupplung mit einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs verbunden ist, der diesen während des Betriebs antreibt. Der Klimakompressor ist über eine zweite Kupplung mit einem Elektromotor verbunden, der dazu dient, den Klimakompressor anzutreiben, wenn der Verbrennungsmotor nicht arbeitet. Bei Betrieb des Verbrennungsmotors ist die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet, so daß Drehmoment nur von dem Verbrennungsmotor auf den Klimakompressor übertragen wird. Bei stehendem Verbrennungsmotor dagegen ist die erste Kupplung geöffnet und die zweite geschlossen. Der Klimakompressor wird dann nur von dem Elektromotor angetrieben.

Lösungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß für jede der Funktionen bzw, jedes der Zusatzaggregate ein Elektromotor und für jeden der Elektromotoren entsprechende Betriebseinrichtungen, beispielsweise eine Steuerelektronik, Verkabelung und Bauraum, zu Verfügung gestellt werden müssen. Dies schlägt sich in erhöhtem Gewicht, erhöhter Komplexität der mechanischen und elektrischen Anlage und erhöhten Kosten nieder.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für einen Vollhybrid-Antrieb, und ein Verfahren zum Betrieb der Antriebsvorrichtung zu schaffen, die bzw. das bei einfachem Aufbau der Antriebsvorrichtung einen Antrieb eines mechanisch angetriebenen Zusatzaggregats für eine Hilfseinrichtung, insbesondere ein Hilfseinrichtung für den Antriebsstrang, eine Sicherheits- oder Komforteinrichtung eines Kraftfahrzeugs, sowohl während des Betriebs einer Brennkraftmaschine der Antriebsvorrichtung als auch bei Stillstand der Brennkraftma schine erlaubt, sowie Mittel zum Betrieb der Antriebsvorrichtung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für einen Hybridantrieb, mit einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor, einer Kupplung zur wahlweisen Verbindung der Brennkraftmaschine mit dem Elektromotor zur Übertragung von Drehmomenten, und einem mit dem Elektromotor zur Übertragung von Drehmomenten permanent verbundenen oder wahlweise über eine Zusatzaggregatkupplung verbindbares Zusatzaggregat.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung verfügt also als Drehmomentquelle wenigstens über die Brennkraftmaschine. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine Brennkraftmaschine eines beliebigen Typs bzw. einen Verbrennungsmotor handeln. Beispielsweise kann die Brennkraftmaschine ein Otto-, Wankel- oder Dieselmotoren sein. Es können auch zum Beispiel mit Turbolader oder Kompressor ausgestattete Motoren verwendet werden. Weiter können beispielsweise Verbrennungsmotoren mit Saugrohreinspritzung oder Direkteinspritzung verwendet werden. Für die Steuerung bzw. den Betrieb der Brennkraftmaschine kann ein Steuergerät, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Betriebseinrichtung für die Brennkraftmaschine aufgefaßt werden kann, vorgesehen sein, das insbesondere in konventioneller Weise die Brennkraftmaschine steuern kann.

Die Antriebsvorrichtung verfügt weiterhin über den Elektromotor, der vorzugsweise zumindest bei störungsfreiem Betrieb nicht als Antriebselektromotor in einem Vollhybridantrieb dient. Der Elektromotor kann insbesondere über eine entsprechende Betriebseinrichtung mit Spannung bzw. Strom versorgt und/oder gesteuert werden. Eine Steuerung erfolgt dabei in Abhängigkeit von entsprechenden, insbesondere elektrischen Steuersignalen für den Elektromotor, die im Folgenden auch als Elektromotorsignale bezeichnet werden.

Zum Antrieb des Zusatzaggregats, vorzugsweise eines Klimakompressors, einer Pumpe für eine Lenkhilfe oder einer Ölpumpe, insbesondere für eine Getriebeöldruckversorgung, ist dieses mit dem Elektromotor, genauer dessen angetriebener bzw. rotierender An- bzw. Abtriebswelle, verbunden. Die Verbindung kann mit einer Übersetzung von 1:1 und/oder über ein Getriebe erfolgen. Darüber hinaus kann die mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Zusatzaggregat zur Übertragung von Drehmomenten des Elektromotors auf das Zusatzaggregat permanent und drehfest sein, so daß eine Drehung der An- bzw. Abtriebswelle des Zusatzelektromotors immer auf das Zusatzaggregat übertragen wird. Dies hat den Vorteil, daß ein kompakter Aufbau erzielt werden und die Effizienz der Drehmomentübertragung sehr hoch sein kann.

Vorzugsweise sind der Elektromotor und das Zusatzaggregat jedoch mittels der Zusatzaggregatkupplung verbunden, bei der es sich vorzugsweise um eine schaltbare Kupplung bzw. Schaltkupplung handelt. Je nach Zustand der Kupplung kann das Zusatzaggregat so von dem Elektromotor entkoppelt oder mit diesem gekoppelt werden. Dies hat den Vorteil, daß der Elektromotor auch noch zu wenigstens einer anderen Aufgabe als dem Antrieb des Zusatzaggregats herangezogen werden kann, wobei durch eine Entkopplung von dem Zusatzaggregat für die andere Aufgabe ein größerer Anteil des mit dem Elektromotor erzeugbaren Drehmoments bzw. der mit dem Elektromotor erzeugbaren Leistung zur Verfügung gestellt werden kann. Die Zusatzaggregatkupplung ist vorzugsweise elektrisch betätigbar, wozu eine entsprechende Betriebseinrichtung, beispielsweise eine entsprechende elektrische Schaltung und/oder ein Aktor zur Betätigung der Zusatzaggregatkupplung vorgesehen sein kann, die auf entsprechende Zusatzaggregatkupplungssignale ein Öffnen oder Schließen der Zusatzaggregatkupplung bewirkt.

Der Elektromotor und die Brennkraftmaschine sind zur wahlweisen Übertragung von Drehmomenten mittels der Kupplung verbunden, bei der es sich um eine schaltbare Kupplung handelt. Diese kann wahlweise geöffnet oder geschlossen werden, so daß im ersten Fall der Elektromotor allein zum Antrieb des Zusatzaggregats genutzt werden kann und im zweiten Fall wenigstens teilweise oder allein die Brennkraftmaschine, wobei Drehmomente von der Brennkraftmaschine auf den Elektromotor, insbesondere dessen rotierende Welle, und von diesem auf das Zusatzaggregat übertragen werden. Die Kupplung ist vorzugsweise elektrisch betätigbar, wozu eine entsprechende Betriebseinrichtung, beispielsweise eine entsprechende elektrische Schaltung und/oder ein Aktor zur Betätigung der Kupplung, vorgesehen sein kann, die auf entsprechende Kupplungssignale ein Öffnen oder Schließen der Kupplung bewirkt.

Diese Antriebsvorrichtung hat den Vorteil, daß das Zusatzaggregat auch bei stehender, d.h. nicht arbeitender, Brennkraftmaschine durch den Elektromotor betrieben werden kann, ohne daß der Elektromotor die Brennkraftmaschine mitzudrehen braucht. Darüber hinaus kann die Brennkraftmaschine das Zusatzaggregat allein über mechanische Verbindungen ohne Betrieb des Elektromotors antreiben. Dadurch können im allgemeinen geringere Übertragungsverluste anfallen, als bei einem Antrieb über einen Elektromotor, der von dem Strom eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generators gespeisten wird.

Die Antriebsvorrichtung hat unter anderem den weiteren Vorteil, daß nur ein einzelner Elektromotor zur Erzeugung von Drehmomenten für die Brennkraftmaschine und für das Zusatzaggregat vorgesehen zu sein braucht.

Der Elektromotor kann grundsätzlich beliebig ausgelegt sein. Insbesondere kann er so ausgelegt sein, daß das Zusatzaggregat allein mit dem Elektromotor betrieben werden kann. Es ist jedoch bevorzugt, daß der Elektromotor so ausgelegt ist, d.h. eine solche mechanische Leistung abgegeben kann, daß bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder, wenn ein ermitteltes Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebenes Maximalreibverlustmoment ist, die Brenn kraftmaschine mittels des Elektromotors gestartet werden kann. Die vorgegebene Mindesttemperatur, die Leistung des Elektromotors und ein Übersetzungsverhältnis eines gegebenenfalls vorhandenen Getriebes zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor werden in Abhängigkeit voneinander gewählt. Grundsätzlich muß der Elektromotor die Brennkraftmaschine starten können, wenn deren Temperatur die Mindesttemperatur überschreitet. Die Temperatur der Brennkraftmaschine kann dabei beispielsweise durch die Öltemperatur oder die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine gegeben sein. Die Mindesttemperatur wird so gewählt, daß sie die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine bei stationärem Betrieb nicht überschreitet. Vorzugsweise ist die Mindesttemperatur um wenigstens 10°C, besonders bevorzugt um wenigstens 20°C kleiner als die normale Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine im stationären Betrieb. Um den Elektromotor möglichst klein wählen zu können, aber einen Start durch denselben möglichst frühzeitig in einem Betriebszyklus zu ermöglichen, wird vorzugsweise eine Mindesttemperatur größer als 10°C, besonders bevorzugt größer als 15°C, besser noch größer als 20°C gewählt. Mit Reibungsverlustmoment wird in diesem Zusammenhang das Moment bezeichnet, das zu einer Abweichung der aktuellen Beschleunigung von der aus dem eingebrachten Moment erwarteten Beschleunigung auftritt, wobei bekannte Verlustmomente, z.B. aus weiteren mechanisch verbundenen Aggregaten, zuvor herausgerechnet werden können. Das Maximalreibverlustmoment ist vorzugsweise so gewählt, daß das Antriebsmoment des Elektromotors und die Momenttragfähigkeit eines Riemens eines Riementriebs für eine Beschleunigung auf eine Mindestdrehzahl bzw. für einen vorgegebenen Drehzahlanstieg oder Beschleunigungsverlauf nicht überschritten werden. Ein so ausgebildeter Elektromotor hat dann eine Doppelfunktion und bietet den Vorteil, mit diesem die Brennkraftmaschine bei Überschreiten der Mindesttemperatur starten zu können. Dies ist insbesondere bei Vollhybridantrieben von Vorteil, wenn im Betrieb von einem alleinigen Antrieb mittels eines Antriebselektromotors des Hybridantriebs, bei dem die Brennkraftmaschine nicht arbeitet, auf einen Betrieb mit Brennkraftmaschine allein oder in Kombination mit dem Antriebselektromotor umgeschaltet und dazu die Brennkraftmaschine angelassen werden muß. Ohne die Verwendung des Elektromotors könnte häufig während eines Anlassens durch den Antriebselektromotor ein merkbarer Drehmomentabfall eintreten, der die Fahrleistung beeinträchtigt. Um ein schnelles und energiesparendes Starten der Brennkraftmaschine zu gestatten, wird als Brennkraftmaschine mit Steuergerät vorzugsweise eine start-stop-fähige Brennkraftmaschine mit entsprechendem Steuergerät verwendet. Dabei kann der Kolbenstand in den Zylindern der entsprechenden Brennkraftmaschine ermittelt und zum Start in denjenigen Zylinder zuerst Kraftstoff eingespritzt und dann gezündet werden, in dem sich der Kolben in Arbeitsstellung befindet. Solche start-stop-fähigen Brennkraftmaschinen sind beispielsweise in DE 31 17 144 A1 beschrieben.

Weiter ist es bei der Antriebsvorrichtung bevorzugt, daß der Elektromotor zum Betrieb mit Niederspannung ausgebildet ist und/oder eine mechanische Leistung aufweist, die nicht dazu ausreicht, die Brennkraftmaschine in kaltem Zustand zuverlässig zu starten. Unter Niederspannung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Spannung, vorzugsweise Gleichspannung, kleiner als 60 V, vorzugsweise von maximal 36 V, verstanden. Ein kalter Zustand der Brennkraftmaschine liegt vor, wenn deren aktuelle Temperatur die Mindesttemperatur unterschreitet. Ein solcher Zusatzelektromotor kann durch den Verzicht auf die Kaltstartfähigkeit vergleichsweise klein, leicht und kompakt sein, so daß ein kompakter Aufbau mit einer einfachen und daher kostengünstigen Ansteuerung erzielt werden kann. Die maximale elektrische Antriebsleistung des Zusatzelektromotors liegt dabei vorzugsweise im Bereich kleiner als 7 kW.

Die Kupplung kann grundsätzlich mit dem Elektromotor und/oder der Brennkraftmaschine direkt nur über entsprechende Wellen oder über ein beliebiges Getriebe verbunden sein. Vorzugsweise ist die Kupplung jedoch mittels eines Zugmittel- oder Reibgetriebes mit dem Elektromotor und/oder der Brennkraftma schine verbunden. Als Zugmittel können beispielsweise Riemen, insbesondere Flach-, Keil- oder Zahnriemen, oder Ketten in Betracht kommen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Elektromotor neben der Brennkraftmaschine angeordnet werden kann, wobei die Welle des Elektromotors und die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine vorzugsweise wenigstens näherungsweise parallel verlaufen können, und damit der Platzbedarf reduziert wird. Darüber hinaus können bei Verwendung eines Riemenantriebs bereits bekannte Motorblöcke für die Brennkraftmaschine verwendet werden, ohne daß erhebliche Änderungen notwendig wären. Besonders bevorzugt wird ein Riemenantrieb mit steuerbarer Riemenspannung verwendet, was den Vorteil hat, daß die Riemenspannung je nach Betriebsart des Elektromotors eingestellt werden kann.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist bei der Antriebsvorrichtung die Kupplung mittels eines Zahngetriebes mit dem Elektromotor und/oder der Brennkraftmaschine verbunden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß kein Schlupf wie bei Riemen- oder Reibradgetrieben auftritt und so eine hohe Effizienz erzielt wird. Darüber hinaus können mit dem Zahngetriebe größere Drehmomente übertragen werden. Weiterhin ist der Wartungsaufwand geringer als bei einem Riemenantrieb. Auch können in vorteilhafter Weise bekannte Motorblöcke von Brennkraftmaschinen für nichthybride Antriebe verwendet werden, wenn beispielsweise die Kupplung über das Zahngetriebe mit der Welle der Brennkraftmaschine gekoppelt wird, über die sonst das Drehmoment des Anlassers eingeleitet wird. Das gleiche ist möglich, wenn das Zahngetriebe nicht zwischen der Kupplung und der genannten Welle der Brennkraftmaschine, sondern zwischen dem Elektromotor und der Kupplung angeordnet ist. Die erste Lösung bietet den Vorteil, daß das Zahngetriebe auch auf der Seite der genannten Welle der Brennkraftmaschine angeordnet werden kann, die als Antriebswelle für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs verwendet wird.

Grundsätzlich braucht der Elektromotor nur zum Antrieb des Zusatzaggregats, vorzugsweise auch zum Anlassen der Brenn kraftmaschine bei einer die Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine geeignet zu sein. Bevorzugt ist jedoch der Elektromotor als Starter-Generator ausgeführt. Unter einem Starter-Generator wird dabei im Rahmen der Erfindung allgemein eine elektrische Maschine oder eine Kombination von elektrischen Maschinen verstanden, die sowohl als Antrieb bzw. Motor als auch als Generator betrieben werden kann. Hierzu kann der Elektromotor elektrisch mit einer Betriebseinrichtung verbunden sein, mittels derer er wahlweise, insbesondere auf entsprechende Elektromotorsignale, als Antrieb oder Generator betrieben werden kann. Dies hat den Vorteil, daß der Zusatzelektromotor auch zur Energiegewinnung genutzt werden kann, wenn die Brennkraftmaschine arbeitet. Insbesondere bei Verwendung eines Elektromotors, der direkt oder am gleichspannungsseitigen Eingang eines Wechselrichters mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zu verbinden ist, kann so eine Ladung einer Batterie des Bordnetzes oder eine Versorgung des Bordnetzes mit elektrischer Energie einfach erfolgen.

Weiter ist es dann bei der Antriebsvorrichtung, insbesondere einer Antriebsvorrichtung mit der Zusatzaggregatkupplung, bevorzugt, daß diese eine Einrichtung aufweist, mittels derer der mit dem Zusatzaggregat verbundene Elektromotor mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zur Ladung einer Bordnetzbatterie verbunden ist. Bei dieser Einrichtung kann es sich insbesondere um eine Betriebseinrichtung für den Elektromotor handeln, die auch für den Betrieb als Starter oder als Antrieb für das Zusatzaggregat dient und je nach Typ des Motors einen Wechselrichter umfassen kann. Diese Weiterbildung, insbesondere auch die Verwendung der Zusatzaggregatkupplung, erlaubt vorteilhaft ein Laden des Bordnetzes über den Elektromotor, wobei dieser als Starter-Generator ausgebildet ist. Insbesondere in dem Fall, daß eine Zusatzaggregatkupplung vorgesehen ist, kann der Elektromotor in Abhängigkeit von dem Zustand der Kupplung und der Zusatzaggregatkupplung als Anlasser für die Brennkraftmaschine und als Ladeeinrichtung für das Bordnetz, also als Starter-Generator, oder als Antrieb für das Zusatzaggregat betrieben werden. Es ist auch möglich, daß der Elektromotor gleichzeitig als Starter für die Brennkraftmaschine und zum Antrieb des Zusatzaggregats herangezogen wird.

Besonders bevorzugt ist der als Starter-Generator ausgebildete, mit dem Zusatzaggregat verbundene Elektromotor mit einem, vorzugsweise vom Bordnetz getrennten, Energiespeicher zur schnellen Speicherung erzeugter und Abgabe gespeicherter elektrischer Energie verbunden. Unter einer Trennung vom Bordnetz wird dabei verstanden, daß der Energiespeicher für den Zusatzelektromotor nicht unmittelbar, sondern allenfalls über Spannungswandler mit dem Bordnetz verbunden ist. Diese Ausführungsform hat zum einen den Vorteil, daß zum Anlassen der Brennkraftmaschine mit dem Elektromotor zunächst Energie aus dem Energiespeicher verwendet werden kann, so daß ein durch das Anlassen hervorgerufener, wesentlicher Spannungsabfall im Bordnetz nicht auftreten wird. Darüber hinaus kann ein Energiespeicher verwendet werden, der bei einer höheren Betriebsspannung als das Bordnetz arbeitet, was die Größe der auftretenden Ströme zu einer Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor begrenzt. Vorzugsweise umfaßt der Energiespeicher einen sogenannten Doppelschichtkondensator ("Double Layer Capacitor", auch als "Ultra Cap" bezeichnet) der oft sehr schnell geladen und entladen werden kann, ohne Schaden zu nehmen.

Um auch ein Laden einer Bordnetzbatterie zu ermöglichen, ist es bevorzugt, daß der Elektromotor oder eine Betriebseinrichtung für diesen über eine elektrisch steuerbare Umschalteinheit mit dem Energiespeicher verbunden ist, daß die Umschalteinheit auf entsprechende Umschaltsignale den Elektromotor bzw. die Betriebseinrichtung entweder mit dem Energiespeicher oder einem Ausgang zu einem Bordnetz verbindet, und daß der Elektromotor so ausgelegt ist, daß er bei Betrieb als Generator bei entsprechender Stellung der elektrischen Umschalteinheit das Bordnetz ohne einen zusätzlichen Spannungswandler, insbesondere einen Gleichspannungswandler, versorgen kann. Dies hat den Vorteil, daß einerseits bei Betrieb des Elektro motors als Antrieb deutlich geringere Ströme auftreten, andererseits aber auch eine Versorgung des Bordnetzes ohne Verluste durch eine Spannungswandlung möglich ist.

Die Antriebsvorrichtung kann prinzipiell als solche ohne eine weitere Drehmomentquelle für den Antrieb des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Gegenstand der Erfindung ist jedoch auch ein Hybridantrieb, insbesondere ein Vollhybridantrieb, mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, die wenigstens eine weitere Drehmomentquelle, insbesondere einen Antriebselektromotor, aufweist.

Insbesondere ist es bevorzugt, daß die Brennkraftmaschine eine Abtriebswelle umfaßt, und die Antriebsvorrichtung weiter aufweist: einen Antriebselektromotor, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erzeugbar ist; eine Antriebskupplung, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise mit dem Antriebselektromotor verbindbar ist; und ein mit dem Antriebselektromotor gekoppeltes Getriebe. Eine solche Antriebsvorrichtung kann wenigstens Teil eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug sein. Insofern ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.

Die Antriebsvorrichtung verfügt also zusätzlich über den Antriebselektromotor, der auch als Hauptelektromotor bezeichnet werden kann, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung erzeugbar ist. Die Leistung ist so gewählt, daß sie, gegebenenfalls nach Umsetzung des abgegebenen Drehmoments durch das Getriebe, zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand ausreicht. Vorzugsweise kann der Antriebselektromotor eine Leistung von mehr als 15 kW aufweisen. Weiterhin kann es sich vorzugsweise um einen elektrischen Motor handeln, der mit Hochspannung betrieben wird, unter der im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Spannung größer als 60 V verstanden wird.

Der Antriebselektromotor, genauer dessen rotierende Welle, ist mit dem Getriebe, genauer dessen Eingangswelle, mechanisch zur Übertragung von Drehmomenten verbunden, so daß nach dem Getriebe je nach Wahl der Übersetzung ein entsprechendes Drehmoment zur Verfügung stehen kann.

Die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Kurbelwelle, ist mit dem Antriebselektromotor, genauer dessen rotierender Welle, über die Antriebskupplung gekoppelt, mittels derer die Abtriebswelle mit dem Antriebselektromotor wahlweise zur Übertragung von Drehmomenten verbindbar ist. Zur Betätigung der Antriebskupplung kann dabei insbesondere auch eine beispielsweise elektrische oder hydraulische Betriebs- bzw. Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, mittels derer durch Zuführung geeigneter, vorzugsweise elektrischer Antriebskupplungssteuersignale die Antriebskupplung ein- oder ausgekuppelt werden kann. Vorzugsweise ist die rotierende Welle, d.h. die Abtriebswelle, des Antriebselektromotors an einem Ende mit der Antriebskupplung und an dem anderen Ende mit dem Getriebe verbunden, so daß sich eine lineare Anordnung ergibt. Bei eingekoppelter bzw. eingerückter Antriebskupplung können sich so die Drehmomente der Brennkraftmaschine und des Antriebselektromotors summieren, so daß insofern ein Parallelhybrid-Antrieb verwirklicht werden kann, bei dem, je nach Zustand der Antriebskupplung, die Brennkraftmaschine, der Antriebselektromotor oder beide das notwendige Drehmoment bereitstellen. Der Antriebselektromotor ist weiter in Abhängigkeit von der verwendeten Brennkraftmaschine so ausgelegt, daß er zum Anlassen der Brennkraftmaschine auch in kaltem Zustand, d.h. bei einer Temperatur der Brennkraftmaschine unterhalb der Mindesttemperatur oder einem das Maximalreibverlustmoment übersteigendes Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine geeignet ist, wozu die Antriebskupplung eingekuppelt sein muß.

Grundsätzlich kann als Antriebselektromotor ein beliebiger Elektromotor entsprechender Leistung oder einen Kombination von mehreren Elektromotoren verwendet werden. Insbesondere kann ein Synchron- oder Asynchronmotor eingesetzt werden. Um jedoch ein Laden eines Energiespeichers, aus dem der Antriebselektromotor mit Energie versorgt wird, in einfacher Weise zu erlauben, umfaßt die Antriebsvorrichtung den Antriebselektromotor vorzugsweise in Form eines Starter-Generators. Mit anderen Worten ist der Antriebselektromotor vorzugsweise ein Starter-Generator, wobei die Antriebsvorrichtung wenigstens eine Betriebseinrichtung für diesen, beispielsweise eine zusätzliche Schaltung umfassen kann, mittels derer der Antriebselektromotor wahlweise als Antrieb oder als Generator genutzt werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß so ein kompakter und einfacher Aufbau der Antriebsvorrichtung erzielt werden kann. Besonders bevorzugt ist wenigstens ein mechanischer Teil der Kupplung in den Rotor des Starter-Generators integriert.

Prinzipiell kann der Antriebselektromotor in beliebiger Weise mit dem Getriebe, genauer dessen Eingangswelle, gekoppelt sein. Beispielsweise ist bei Verwendung eines Getriebes mit kontinuierlich änderbarer Übersetzung (sog. CVT-Getriebe) eine Kopplung über eine schaltbare Kupplung sinnvoll. Vorzugsweise ist jedoch der Antriebselektromotor mit dem Getriebe schaltkupplungslos gekoppelt. Besonders bevorzugt ist allenfalls eine starre Kupplung vorgesehen. Da der Antriebselektromotor zum Anfahren geeignet und über die Kupplung mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, ist eine schaltbare Kupplung vor dem Getriebe nicht notwendig. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein besonders einfacher, leichter Aufbau erzielt werden kann.

Als Getriebe können grundsätzliche beliebige Getriebe mit diskreten Übersetzungsstufen oder kontinuierlich änderbarer Übersetzung verwendet werden. Als Getriebe können beispielsweise Schaltgetriebe, automatisierte Schaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe oder Automatikgetriebe verwendet werden. Vorzugsweise ist das Getriebe ein wandlerloses Getriebe, insbesondere ein wandlerloses Automatikgetriebe. Darunter wird verstanden, daß das Getriebe, insbesondere wenn es sich um ein Automatikgetriebe handelt, keinen, insbesondere keinen hydrodynamischen Wandler aufweist. Dies hat den Vorteil, daß zum einen ein sehr einfacher Aufbau des Getriebes erreicht wird und zum anderen Leistungsverluste, insbesondere Schlupfverluste, und eine ungünstiges dynamisches Verhalten durch Verwendung des Wandlers vermieden werden. Insbesondere kann das Getriebe ein Planetengetriebe umfassen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen einfachen und kompakten Aufbau des Getriebes, insbesondere Automatikgetriebes.

Prinzipiell kann als Antriebskupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Antriebselektromotor eine beliebige schaltbare Kupplung verwendet werden, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise in Abhängigkeit von elektrischen Antriebskupplungssteuersignalen von dem Antriebselektromotor getrennt oder mit diesem verbunden werden kann. Vorzugsweise ist die Antriebskupplung jedoch eine Trennkupplung. Unter einer Trennkupplung wird hierbei eine Kupplung verstanden, die dazu geeignet ist, dauerhaft wahlweise zwei Wellen mit etwa gleicher Drehzahl miteinander zu koppeln oder voneinander zu entkoppeln, nicht jedoch dauerhaft bzw. sehr häufig Wellen mit stark unterschiedlichen Drehzahlen. Eine solche Kopplung bei stark unterschiedlichen Drehzahlen tritt beispielsweise bei bekannten Antriebssträngen für Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetriebe beim Anfahren auf. Insbesondere werden unter Trennkupplungen schaltbare Kupplungen verstanden, die aufgrund ihrer mechanischen Ausbildung oder der Ansteuerung im Wesentlichen nur zwei Zustände, den voll eingekuppelten oder den ausgekuppelten, einnehmen können. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß Trennkupplungen kompakter aufgebaut sind, so daß die Trennkupplung weniger Platz beansprucht. Insbesondere eignen sie sich auch besser zur Integration in einen Starter-Generator.

Weiter ist es bevorzugt, daß die Antriebsvorrichtung einen mit einem Energiespeicher zur Versorgung des Antriebselektromotors verbundenen Spannungswandler aufweist, der von dem Energiespeicher gelieferte Spannung auf die Spannung eines vorgegebenen Bordnetzes des Kraftfahrzeugs umsetzt. Diese Ausführungsform erlaubt es in vorteilhafter Weise, auch bei stehender Brennkraftmaschine das Bordnetz mit Spannung zu versorgen.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, bei dem, wenn das Zusatzaggregat betrieben werden soll, geprüft wird, ob die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand ist, der gemäß wenigstens einem vorgegebenen Kriterium für einen Antrieb durch die Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und bei dem, wenn dies erfüllt ist, eine Betriebseinrichtung für die Kupplung und eine Betriebseinrichtung für den Elektromotor so angesteuert werden, daß die Kupplung geschlossen ist und der Elektromotor nicht als ausschließlicher Antrieb betrieben wird, und, wenn dies nicht erfüllt ist, die Betriebseinrichtung für die Kupplung und die Betriebseinrichtung für den Elektromotor so angesteuert werden, daß die Kupplung geöffnet ist und der Elektromotor als Antrieb betrieben wird.

Die Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, und insbesondere, wenn das Zusatzaggregat betrieben werden soll, zu prüfen, ob die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand ist, der gemäß wenigstens einem vorgegebenen Kriterium für einen Antrieb des Zusatzaggregats durch die Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und, wenn dies erfüllt ist, eine Betriebseinrichtung für die Kupplung und eine Betriebseinrichtung für den Elektromotor so anzusteuern, daß die Kupplung geschlossen ist und der Elektromotor nicht als ausschließlicher Antrieb betrieben wird, und, wenn dies nicht erfüllt ist, die Betriebseinrichtung für die Kupplung und die Betriebseinrichtung für den Elektromotor so anzusteuern, daß die Kupplung geöffnet ist und der Elektromotor als Antrieb betrieben wird.

Unter der Betriebseinrichtung für den Elektromotor wird dabei, wie bereits beschrieben, eine Einrichtung zur Steuerung des Betriebs des Elektromotors und insbesondere eine elektrische Schaltung verstanden, die auf Steuersignale, die den gewünschten Betriebszustand oder eine gewünschte Betriebszustandsänderung des Elektromotors wiedergeben, eine Spannungs- oder Stromversorgung des Elektromotors so einstellen, daß der gewünschte Betriebszustand oder die gewünschte Betriebszustandsänderung wenigstens näherungsweise eingestellt wird. Je nach Typ des Elektromotors kann die Betriebseinrichtung beispielsweise auch einen Wechselrichter umfassen, der Gleichstrom aus einem Energiespeicher in Wechsel- oder Drehstrom für den Elektromotor wandelt.

Die Betriebseinrichtung für die Kupplung ist die zuvor in der Beschreibung des Aufbaus der Antriebsvorrichtung erwähnte Betriebseinrichtung für die Kupplung.

Bei dem Verfahren wird also wenigstens einmal, vorzugsweise wiederholt, überprüft, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine gemäß dem vorgegebenen Kriterium für den Antrieb des Zusatzaggregats durch die Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Bei der Prüfung des vorgegebenen Kriteriums braucht prinzipiell nur eine geeignete Bedingung geprüft zu werden, es ist jedoch auch möglich, als Kriterium zu prüfen, ob wenigstens zwei Bedingungen alternativ oder kumulativ erfüllt sind. Bei der Prüfung des Kriteriums können insbesondere Signale der Brennkraftmaschine bzw. von Sensoren der Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Drehzahlsensors, oder in einem Steuergerät bzw. einer Betriebseinrichtung für die Steuerung der Brennkraftmaschine vorliegende Daten über den Ist-Zustand der Brennkraftmaschine oder den aktuellen Soll-Zustand oder eine aktuelle Soll-Änderung verwendet werden. Das Kriterium ist insbesondere so gewählt, daß es als notwendige Bedingung wenigstens implizit sicherstellt, daß ein Antrieb durch die Brennkraftmaschine nur dann erfolgen soll, wenn diese arbeitet und deren Leistung zum Antrieb des Zusatzaggregats ausreicht. Beispielsweise kann das Kriterium ein Schwellwertkri terium für die Drehzahl oder die abgegebene Leistung der Brennkraftmaschine umfassen.

Die Ansteuerung der Betriebseinrichtungen für die Kupplung und den Elektromotor kann beispielsweise darin bestehen, daß wenigstens nach jeder Prüfung an diese Signale über den gewünschten Zustand ausgegeben werden, oder daß an diese nur Signale abgegeben werden, die eine Änderung des gewünschten Zustands wiedergeben. Solche Signale brauchen aber nicht unbedingt nach jeder Prüfung abgegeben zu werden.

Das Verfahren erlaubt es in vorteilhafter Weise, daß das Zusatzaggregat kontinuierlich angetrieben werden kann, wobei als Antrieb in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine oder der Elektromotor dient. Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann dabei der Antrieb allein durch die Brennkraftmaschine, durch die Brennkraftmaschine unterstützt durch den Elektromotor oder allein durch den Elektromotor erfolgen. Insbesondere kann so auch bei Abschalten der Brennkraftmaschine ein weiterer Betrieb des Zusatzaggregats sichergestellt werden.

Verfügt die Antriebseinrichtung über die Zusatzaggregatkupplung, so wird diese so angesteuert, daß sie geschlossen ist, wenn das Zusatzaggregat betrieben werden soll.

Die Steuereinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, z.B. als analoge oder feste digitale Schaltung. Vorzugsweise verfügt die Steuereinrichtung jedoch über einen Speicher, in dem Instruktionen eines Computerprogramms gespeichert sind, und wenigstens einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor, der bei Ausführung der Instruktion des Computerprogramms das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.

Die Aufgabe wird daher auch gelöst durch ein Computerprogramm für eine mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zu verbindende Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Prozessor, das Instruktionen umfaßt, bei deren Ausführung der Pro zessor bzw. die Datenverarbeitungseinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durchführt. Wenn das Zusatzaggregat betrieben werden soll, prüft der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen insbesondere, ob die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand ist, der gemäß wenigstens einem vorgegebenen Kriterium für einen Antrieb des Zusatzaggregats durch die Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und steuert, wenn dies erfüllt ist, eine Betriebseinrichtung für die Kupplung und eine Betriebseinrichtung für den Elektromotor so an, daß die Kupplung geschlossen ist und der Elektromotor nicht als Antrieb betrieben wird, und steuert, wenn dies nicht erfüllt ist, die Betriebseinrichtung für die Kupplung und die Betriebseinrichtung für den Elektromotor so an, daß die Kupplung geöffnet ist und der Elektromotor als Antrieb betrieben wird.

Die Datenverarbeitungseinrichtung, die allgemein wenigstens einen Prozessor oder auch mehrere zusammenarbeitende Prozessoren umfassen kann, kann insbesondere durch die genannte Steuereinrichtung mit wenigstens einem Prozessor gegeben sein. Es ist jedoch auch möglich, daß wenigstens Teile des Computerprogramms durch wenigstens eine der Betriebseinrichtungen und/oder das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ausgeführt werden.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm. Als Speichermedium können insbesondere nicht-flüchtige Speicher, wie Flash-Speicher, EEPROMs, sowie magnetische, optische oder magnetooptische Datenträger in Betracht kommen.

Die Verwendung einer programmierbaren Steuereinrichtung hat den Vorteil, daß zum einen leicht Anpassungen des verwendeten Verfahrens vorgenommen werden können, so daß wenigstens teilweise Standardprozessoren für die Steuereinrichtung verwendet werden können. Zum anderen kann die Steuereinrichtung bei ausreichender Rechenleistung des Prozessors auch zur Durchführung weiterer Steueraufgaben dienen, was den Gesamtaufbau eines Antriebs erleichtern kann. Beispielsweise kann in die Steuereinrichtung das Steuergerät für die Brennkraftmaschine wenigstens teilweise integriert sein.

Die Prüfung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine braucht nur durchgeführt zu werden, wenn das Zusatzaggregat betrieben werden soll. Der Betriebszustand des Zusatzaggregats kann je nach dessen Art, beispielsweise im Fall einer Pumpe für eine Lenkhilfe, fest vorgegeben sein, da dieses während des Betriebs der Antriebsvorrichtung immer betrieben werden muß. Bei anderen Arten des Zusatzaggregats, beispielsweise bei einem Klimakompressor, braucht dieses jedoch nicht permanent während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs in Betrieb zu sein. Bei dem Verfahren werden daher die Prüfung und die nachfolgenden Schritte nur in Abhängigkeit von einem gewünschten Betriebszustand des Zusatzaggregats ausgeführt. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, daß die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen die Prüfung und die nachfolgenden Schritte nur in Abhängigkeit von einem gewünschten Betriebszustand des Zusatzaggregats ausführt. Der gewünschte Betriebszustand des Zusatzaggregats kann dabei insbesondere in Abhängigkeit von einem Zusatzaggregatsignal, das die Steuereinrichtung empfängt, ermittelt werden. Die Prüfung und die nachfolgenden Schritte erfolgen nur dann, wenn das Zusatzaggregat auch einschaltet sein soll.

Um den Elektromotor der Vorrichtung auch in einer zusätzlichen Funktion nutzen zu können, ist es bei dem Verfahren bevorzugt, daß auf ein Signal zum Starten der Brennkraftmaschine bei einer die Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder, wenn ein ermitteltes Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebenes Maximalreibverlustmoment ist, wenigstens ein Kupplungssignal zum Schließen der Kupplung an die Betriebseinrichtung für die Kupplung und wenigstens ein Elektromotorsignal zum Starten des Elektromotors zum Anlassen der Brennkraftmaschine an die Betriebseinrichtung für den Elektromotor abgegeben wird. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält dazu vorzugsweise solche Instruktionen, daß die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen auf ein Signal zum Starten der Brennkraftmaschine bei einer die Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder, wenn ein ermitteltes Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebenes Maximalreibverlustmoment ist, wenigstens ein Kupplungssignal zum Schließen der Kupplung an die Betriebseinrichtung für die Kupplung und ein wenigstens ein Elektromotorsignal zum Starten des Elektromotors zum Anlassen der Brennkraftmaschine an die Betriebseinrichtung für den Elektromotor abgibt. Der Abschnitt des Antriebsstrangs nach der Brennkraftmaschine ist dabei offen bzw. von der Brennkraftmaschine entkoppelt, so daß beim Anlassen der Brennkraftmaschine keine zusätzlichen Drehmomente aufgewendet werden müssen. Diese Ausführungsform erlaubt es, den Elektromotor auch als Anlasser für die Brennkraftmaschine zu nutzen. Vorzugsweise wird auch ein entsprechendes Startsignal an eine Betriebseinrichtung bzw. ein Steuergerät für die Brennkraftmaschine abgegeben. Zur Prüfung der Temperatur der Brennkraftmaschine können entsprechende Daten aus einem Steuergerät für die Brennkraftmaschine und/oder Signale von Temperatursensoren der Brennkraftmaschine verwendet werden. Ein entsprechender Wert für die Mindesttemperatur kann vorzugsweise in der Steuereinrichtung in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein.

Besitzt die Antriebsvorrichtung die schon erwähnte Zusatzkupplung, wird bei dem Verfahren vorzugsweise vor der Abgabe des Elektromotorsignals eine Betriebseinrichtung für die Zusatzaggregatkupplung so angesteuert, daß die Zusatzaggregatkupplung geöffnet bleibt oder wird. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, daß die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen vor der Abgabe des Elektromotorsignals eine Betriebseinrichtung für die Zusatzaggregatkupplung so ansteuert, daß die Zusatzaggre gatkupplung geöffnet bleibt oder wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Elektromotor kleiner zu dimensionieren, da er beim Anlassen der Brennkraftmaschine von dem Zusatzaggregat abgekoppelt wird. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Zusatzaggregate, die nicht permanent betrieben zu werden brauchen.

Das Kriterium, das geprüft wird, kann wenigstens eine oder mehrere Bedingungen enthalten. Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird bei der Prüfung des Betriebszustands geprüft, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Mindestdrehzahl überschreitet, und nur, wenn dies der Fall ist, wird die Betriebseinrichtung für die Kupplung so angesteuert, daß die Kupplung geschlossen bleibt oder wird. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, daß die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen bei der Prüfung des Betriebszustands prüft, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Mindestdrehzahl überschreitet, und nur, wenn dies der Fall ist, die Betriebseinrichtung für die Kupplung so ansteuert, daß die Kupplung geschlossen bleibt oder wird. Durch geeignete Wahl der Mindestdrehzahl in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Brennkraftmaschine kann sichergestellt werden, daß die Brennkraftmaschine genug Leistung zum Betrieb des Zusatzaggregats zur Verfügung stellen kann. Darüber hinaus hat diese Weiterbildung den Vorteil, daß durch die Vorgabe der Mindestdrehzahl auch das Zusatzaggregat kleiner dimensioniert werden kann, als wenn ein Betrieb bei beliebig geringen Drehzahlen zugelassen würde. Es ist zu beachten, daß die genannte Bedingung nur eine notwendige Bedingung darstellt, und zum Antrieb des Zusatzaggregats mittels der Brennkraftmaschine je nach Ausführungsform noch weitere Bedingungen geprüft werden können.

Alternativ oder kumulativ ist es bei dem Verfahren bevorzugt, daß bei der Prüfung des Betriebszustands geprüft wird, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Maximaldrehzahl unterschreitet, und nur, wenn dies der Fall ist, die Betriebseinrichtung für die Kupplung so angesteuert wird, daß die Kupplung geschlossen bleibt oder wird. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, daß die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen bei der Prüfung des Betriebszustands prüft, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Maximaldrehzahl unterschreitet, und daß die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen nur, wenn dies der Fall ist, die Betriebseinrichtung für die Kupplung so ansteuert, daß die Kupplung geschlossen bleibt oder wird. Dies hat den Vorteil, daß die an das Zusatzaggregat abgegebene maximale Leistung gut begrenzt werden kann, so daß eine Überlastung nicht auftreten kann. Darüber hinaus ist bei Kombination mit der Weiterbildung des letzten Absatzes bei geeigneter Wahl der Mindest- und Maximaldrehzahl ein Betrieb des Zusatzaggregats mittels der Brennkraftmaschine auf ein schmales Drehzahlband beschränkbar, so daß die dem Zusatzaggregat zugeführte Leistung in einem eng definierten Intervall gehalten werden kann. Dementsprechend kann eine das Zusatzaggregat enthaltende Hilfseinrichtung auch mit großer Konstanz arbeiten.

Der Elektromotor braucht nicht unbedingt nur als Antrieb genutzt zu werden. So wird bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens der Betriebszustand der Brennkraftmaschine geprüft und in Abhängigkeit von dem Betriebszustand die Betriebseinrichtung des Elektromotors so angesteuert, daß die Betriebseinrichtung den Elektromotor als von der Brennkraftmaschine betriebenen Generator betreibt. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, daß die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen den Betriebszustand der Brennkraftmaschine prüft und in Abhängigkeit von dem Betriebszustand die Betriebseinrichtung des Elektromotors so ansteuert, daß die Betriebseinrichtung den Elektromotor als von der Brennkraftmaschine betriebenen Generator betriebt. Damit kann der Elektromotor insgesamt drei Funktionen ausführen, nämlich den Antrieb des Zusatzag gregats, das Starten der Brennkraftmaschine, wenn deren Temperatur die Mindesttemperatur überschreitet, und das Laden eines Bordnetzes oder einer Energiespeichereinrichtung zur Versorgung des Elektromotors mit Energie, wenn dieser als Antrieb oder Starter arbeitet. Ein Betrieb als Generator kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Brennkraftmaschine bei einer hinreichend großen, beispielsweise eine vorgegebene Mindestdrehzahl überschreitenden, Drehzahl oder einer eine vorgegebenen Maximallast unterschreitenden Last betrieben wird.

Die folgenden Weiterbildungen des Verfahrens, der Steuereinrichtung und des Computerprogramms beziehen sich insbesondere auf die Verwendung mit einer Antriebsvorrichtung, die den oben beschriebenen Antriebsstrang darstellt bzw. wenigstens ein Teil davon ist.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens werden Temperatursignale, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine wiedergeben, erfaßt, und bei stehender Brennkraftmaschine, arbeitendem Antriebselektromotor, einer erfaßten Temperatur, die die vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren vorgegebenen Betriebsbedingung werden Steuersignale für die Betriebseinrichtung für den Elektromotor gebildet und an diese abgegeben, so daß der Elektromotor die Brennkraftmaschine startet. Die Steuereinrichtung weist dazu vorzugsweise wenigstens einen Ausgang zur Abgabe von Antriebselektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung zum Betrieb des Antriebselektromotors, zur Abgabe von Antriebskupplungssteuersignalen zum Aus- oder Einkuppeln der Antriebskupplung, zur Abgabe von Elektromotor-Signalen an die Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor, zur Abgabe von Signalen an ein Steuergerät für die Brennkraftmaschine und zur Abgabe von Getriebesignalen an das Getriebe sowie wenigstens einen Eingang zum Empfangen von Temperatursignalen, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine wiedergeben, auf, und ist dazu ausgebildet, Temperatursignale zu erfassen und bei stehender Brennkraftmaschine, arbeitendem Antriebselekt romotor, einer erfaßten Temperatur, die die vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren vorgegebenen Betriebsbedingung Steuersignale für die Betriebseinrichtung für den Elektromotor zu bilden und an diesen abzugeben, so daß der Elektromotor die Brennkraftmaschine startet.

Bei den Betriebseinrichtungen kann es sich im einfachsten Fall nur um Treiberschaltungen oder Steuereinrichtungen und/oder Betätigungs- oder Stelleinrichtungen im Fall des Getriebes oder der Antriebskupplung handeln. Insbesondere kann die Betriebseinrichtung für den Antriebselektromotor Wechselrichter zur Umsetzung von Gleichspannungen eines den Elektromotor speisenden Energiespeichers in Wechselspannungen für den Motor umfassen, soweit dieser mit Wechselspannung arbeitet. Das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ist insoweit auch als Betriebseinrichtung für die Brennkraftmaschine anzusehen.

Bei der Steuereinrichtung braucht nur ein Ausgang vorgesehen zu sein, über den alle Signale ausgegeben werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein serieller Bus, beispielsweise ein CAN-Bus, zur Kommunikation verwendet wird. Es ist jedoch auch möglich, für einzelne Signale jeweils einen separaten Ausgang zu verwenden.

Die Steuereinrichtung verfügt weiterhin über einen Eingang für die Temperatursignale, die die Temperatur der Brennkraftmaschine wiedergeben. Wie bereits oben ausgeführt, kann die Temperatur beispielsweise durch die Öltemperatur oder die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine gegeben sein. Zur Bildung entsprechender Temperatursignale kann zum Beispiel die Brennkraftmaschine über einen entsprechenden Temperatursensor verfügen, dessen Signale, gegebenenfalls nach Verarbeitung in z.B. dem Steuergerät der Brennkraftmaschine, an die Steuereinrichtung abgegeben werden. Die physische Anordnung der Temperatursensorsignalverarbeitung kann jedoch auch auf anderen Einrichtungen liegen.

Allgemein kann die Gesamtsteuerung des Hybridantriebs mit dem Antriebsstrang, der Steuereinrichtung, den Betriebseinrichtungen und dem Steuergerät physisch der Steuereinrichtung, wenigstens einer der Betriebseinrichtungen oder dem Steuergerät beliebig ganz oder in Teilen zugeordnet und/oder in diese integriert sein.

Vorzugsweise ist die Gesamtsteuerung in dem Sinne hierarchisch aufgebaut, daß die Betriebseinrichtungen selbst Details der Steuerung ausführen und dazu die notwendigen Befehle bzw. Signale von der Steuereinrichtung bekommen, die insbesondere mit von dem Fahrzeugführer zu betätigenden Betätigungseinrichtungen, beispielsweise einem Fahrpedal und/oder einem Bremspedal, verbunden sein kann.

Der Start der Brennkraftmaschine durch den Elektromotor erfolgt nur bei Erfüllung mehrerer Bedingungen u.a. für den Betriebszustand des Antriebsstrangs. Diese Bedingungen können in beliebiger Reihenfolge geprüft werden, soweit eine entsprechende Prüfung nicht bereits durch die letzten, insbesondere erfolgreich, durchgeführten Änderungen des Betriebszustands vorweggenommen sind. Insbesondere erfolgt ein Start nur, wenn die Brennkraftmaschine steht und die erfaßte Temperatur der Brennkraftmaschine die Mindesttemperatur überschreitet oder das ermittelte Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine das Maximalreibverlustmoment unterschreitet. Da bei stehender Brennkraftmaschine und arbeitendem Antriebselektromotor die Antriebskupplung ausgekuppelt sein muß, insbesondere vorher ausgekuppelt worden sein muß, braucht der Zustand der Antriebskupplung nicht unbedingt erneut geprüft zu werden. Zusätzlich muß noch die weitere vorgegebene Betriebsbedingung erfüllt sein, die dazu geprüft werden kann und die mit entscheidet, ob die Brennkraftmaschine gestartet werden soll. Beispielsweise kann als weitere Betriebsbedingung geprüft werden, ob die Drehzahl des Antriebselektromotors so hoch ist, daß die Brennkraftmaschine überhaupt bei der Drehzahl störungsfrei betrieben werden kann.

Das Verfahren, die Steuereinrichtung und das Computerprogramm erlauben in einfacher Weise einen Betrieb der Antriebsvorrichtung bzw. des Antriebsstrangs in einem Hybridantrieb. Insbesondere wird der Vorteil erreicht, daß, wie oben bereits für den Antriebsstrang ausgeführt, ein Starten der Brennkraftmaschine ohne einen deutlichen bzw. merklichen Drehzahl- oder Drehmomentabfall am Antriebselektromotor erzielt werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische teilweise Darstellung eines Vollhybrid-Antriebs mit einer einen Antriebsstrang bildenden Antriebsvorrichtung und einer Steuereinrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische teilweise Darstellung eines Vollhybrid-Antriebs mit einer einen Antriebsstrang bildenden Antriebsvorrichtung und einer Steuereinrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine schematische teilweise Darstellung eines Vollhybrid-Antriebs mit einer einen Antriebsstrang bildenden Antriebsvorrichtung und einer Steuereinrichtung nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
4 eine schematische teilweise Darstellung eines Vollhybrid-Antriebs mit einer einen Antriebsstrang bildenden Antriebsvorrichtung und einer Steuereinrichtung nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ein teilweise in 1 gezeigter Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug 31 umfaßt eine einen Antriebsstrang bildende Antriebsvorrichtung und eine Steuereinrichtung 1 nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie eine elektrische Anlage zur Versorgung des Antriebsstrangs und der Steuereinrichtung 1 mit Energie.
Die Antriebsvorrichtung umfaßt eine Brennkraftmaschine 2 und einen als Starter-Generator ausgebildeten Haupt- bzw. Antriebselektromotor 3 als Antriebsquellen, die über eine als Trennkupplung ausgebildete Antriebskupplung 4 verbunden sind, sowie ein mit dem Antriebselektromotor 3 kupplungslos, d.h. ohne Verwendung einer ein- oder auskuppelbaren Kupplung, verbundenes Getriebe 5 zur Änderung von Drehzahl und Drehmoment an der Abtriebswelle 29 bzw. dem nicht genauer dargestellten Radabtrieb. Weiter ist ein ebenfalls als Starter-Generator ausgebildeter Elektromotor 6, im Folgenden auch als Zusatzelektromotor bezeichnet, vorgesehen, der über eine Kupplung 32, im Folgenden als Zusatzelektromotorkupplung bezeichnet, mit der Brennkraftmaschine 2 verbunden ist. Der Zustand der Zusatzelektromotorkupplung 32 ist durch Abgabe von elektrischen Zusatzelektromotorkupplungssignalen an eine Betriebseinrichtung 33 für die Zusatzelektromotorkupplung 32 veränderbar. Mit dem Zusatzelektromotor 6 ist ein mechanisch anzutreibendes Zusatzaggregat 34 einer Hilfseinrichtung, im Beispiel ein Klimakompressor einer nicht genauer gezeigten Klimaanlage, zur Übertragung von Drehmomenten verbunden.
Die Brennkraftmaschine 2, im Beispiel eine Verbrennungsmaschine, insbesondere ein 4-Zylinder-Otto-Motor, dessen Betrieb ein Steuergerät 7 in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinrichtung 1 steuert, verfügt über die bekannten Einrichtungen einer Brennkraftmaschine, die nicht alle in 1 gezeigt sind, und erhält Treibstoff aus einem ebenfalls nicht gezeigten Tank. Sie gibt ihr Drehmoment über eine als Abtriebswelle 8 dienende Kurbelwelle mit einem daran gehaltenen Schwungrad 9 an die entlang des Antriebsstrangs folgenden Einrichtungen ab. Ein Temperatursensor 10 erfaßt die Temperatur des Kühlwassers der Brennkraftmaschine 2 als Temperatur der Brennkraftmaschine und übermittelt entsprechende die Temperatur wiedergebende Temperatursignale an das Steuergerät 7, über das die Temperatursignale, gegebenenfalls nach weiterer Verarbeitung, wieder abgegeben werden können.
Die Brennkraftmaschine 2 zusammen mit dem Steuergerät 7 bilden einen start-stop-fähigen Motor, im Beispiel einen Motor mit einer Startoptimierung durch eine von der Stellung der Kolben in den Zylindern der Brennkraftmaschine abhängigen Starteinspritzung wie sie beispielsweise in DE 31 17 144 A1 beschrieben ist, deren Inhalt insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird. Dabei kann beispielsweise nach Ermittlung der Stellung der Kolben in den Zylindern bei stehender Brennkraftmaschine zuerst eine Einspritzung und Zündung in dem Zylinder erfolgen, in dem der Kolben sich in Arbeitsstellung befindet.
Die Trennkupplung 4 verfügt über einen mechanischen Teil 11, der als Reibkupplung ausgeführt ist, und eine in 1 der Übersichtlichkeit halber getrennt gezeigte Betriebseinrichtung 12, die im Folgenden als Antriebskupplungssteuersignale bezeichnete Steuersignale von der Steuereinrichtung 1 empfängt und in Abhängigkeit von den empfangenen Antriebskupplungssteuersignalen die Trennkupplung 4 entweder in einen eingekuppelten Zustand oder einen ausgekuppelten Zustand versetzen kann. Ein Teil des mechanischen Teils der Trennkupplung 4 ist zur Übertragung von Drehmomenten mit der Abtriebswelle 8 und ein anderer Teil mit einer rotierenden Welle des Antriebselektromotors 3 verbunden. Da die Antriebskupplung eine Trennkupplung ist, kann diese im Wesentlichen nur die genannten zwei Zustände einnehmen, in denen die Teile bzw. Reibflächen der Antriebskupplung entweder mit voller Kraft gegeneinander gepreßt oder voneinander getrennt sind.
Im Ausführungsbeispiel ist der mechanische Teil 11 der Antriebskupplung 4 so ausgeführt, daß eine Seite bzw. Scheibe mit der Abtriebswelle 8 direkt verbunden ist, und die andere Seite bzw. Scheibe in einen Rotor des Antriebselektromotors 3 integriert ist.
Die Trennkupplung 4 ermöglicht einen rein elektrischen Betrieb des Fahrzeugs 31 allein mit dem Antriebselektromotor 3 und ohne die Brennkraftmaschine 2. Die Antriebskupplung 4 kann sehr einfach und klein ausgeführt sein, da sie im Normalbetrieb, wie im Folgenden noch ausgeführt, keine Synchronisierungsaufgaben durchzuführen braucht, sondern die Drehzahlen der Wellen von der Brennkraftmaschine 2 und Antriebselektromotor 3 für ein komfortables, verschleißminimiertes und/oder komponentenangepaßtes Einkuppeln über andere, im Folgenden noch beschriebene Mittel aneinander angeglichen werden. Lediglich im ebenfalls noch beschriebenen Notlauf können hier Drehzahldifferenzen ausgeglichen werden.
Der Antriebselektromotor 3 ist, wie bereits beschrieben, als Starter-Generator mit integriertem Trennkupplungsteil ausgebildet. Er verfügt über eine Leistung und ein Drehmoment, die jedenfalls bei Wahl einer geeigneten Übersetzung des Getriebes 5 ein Anfahren und wenigstens ein Fahren mit niedriger Geschwindigkeit allein mit dem Antriebselektromotor 3 erlaubt. Vorzugsweise ist der Antriebselektromotor 3 als Hochspannungsmotor, d.h. mit Versorgungsspannungen größer als 60 V ausgebildet. Er kann beispielsweise eine Leistung von mehr als 30 kW, im Beispiel eine Leistung von 75 kW, haben. Der Antriebselektromotor 3 wird über eine Betriebseinrichtung 13 angesteuert, die wiederum in Abhängigkeit von Antriebselektromotorsignalen der Steuereinrichtung 1 arbeitet. Diese Betriebseinrichtung 13 besitzt in diesem Beispiel einen Wechselrichter zur Umsetzung von Gleichspannung in von dem Antriebselektromotor 3 verwendete dreiphasige Wechselspannung.
Das Getriebe 5 ist mit seiner Eingangswelle direkt ohne Zwischenschaltung einer schaltbaren Kupplung mit der rotierenden Welle bzw. Abtriebswelle des Antriebselektromotors 3 verbunden. Das Getriebe 5 ist als wandlerloses Automatikgetriebe ausgeführt, besitzt also keinen, beispielsweise hydrodynami schen, Drehmomentwandler, und verfügt über ein Planetengetriebe 14, das über nicht gezeigte Kupplungen und Bremsen im Inneren des Getriebes 5 geschaltet werden kann. Damit entfallen die dem Drehmomentwandler sonst eigenen Schlupfverluste, dessen Gewicht und die mit dem Wandler verbundenen Dynamik-Nachteile im Ansprechverhalten.
Die Kupplungen und Bremsen im Inneren des Getriebes 5 sind vorzugsweise so ausgeführt, daß im Notlauf bei Ausfall des Antriebselektromotors 3 über die Kupplungen und Bremsen des Planetengetriebes 14 eine Ersatz-Anfahrmöglichkeit mit der Brennkraftmaschine 2 gegeben ist.
Die Gangwechsel erfolgen durch eine Getriebebetriebseinrichtung 15 des Getriebes 5, die den Gangwechsel auf Getriebesignale der Steuereinrichtung 1 hin ausführt. Eine Abtriebswelle 29 des Getriebes 5 nach dem Planetengetriebe 14 führt über ein entsprechendes Differential zu den angetriebenen Rädern.
Der Zusatzelektromotor 6 ist ebenfalls als Starter-Generator ausgeführt und mit seiner rotierenden Welle über die Zusatzelektromotorkupplung 32 und ein mit der Zusatzelektromotorkupplung 32 zur Übertragung von Drehmomenten verbundenes Riemengetriebe 16 mit dem nicht mit der Trennkupplung 4 verbundenen Ende der Abtriebswelle 8 verbunden. Der Zusatzelektromotor 6 dient drei Zwecken: zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn deren Temperatur eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, und je nach Betriebsart zur Synchronisierung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 mit der des Antriebselektromotors 3, als Generator für das in 1 nur in Form einer Bordnetzbatterie 17, im Beispiel eine 12V-Batterie, teilweise gezeigte Bordnetz 30 des Fahrzeugs 31, und je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 zum Antrieb des Zusatzaggregats 34. Der Zusatzelektromotor 6 ist daher als relativ kleiner Elektromotor ausgeführt, der eine Leistung aufweist, die deutlich kleiner ist als die des Antriebselektromotors 3, die aber dazu ausreicht das Zusatzaggregat 34 gegebenenfalls allein anzutreiben und in diesem Ausführungsbei spiel auch die Brennkraftmaschine 2 bei geeignetem Betriebszustand zu starten. Vorzugsweise liegt sie zwischen 1 kW und 10 kW. Aus im Folgenden noch ausgeführten Gründen wird die Versorgungsspannung eines Wechselrichters zur Versorgung des Zusatzelektromotors 6 mit Betriebsspannung vorzugsweise größer als 12 V, aber kleiner als etwa 50 V, im Beispiel zu 20 V, gewählt.
Der Zusatzelektromotor 6 wird über eine Betriebseinrichtung 19 in Abhängigkeit von Zusatzelektromotor-Signalen, die sie von der mit ihr über eine Signalverbindung verbundene Steuereinrichtung 1 erhält, gesteuert. Analog zu der Betriebseinrichtung 13 verfügt auch die Betriebseinrichtung 19 über den schon erwähnten Wechselrichter zur Umsetzung der Gleichspannung von im Beispiel 20 V in von dem Zusatzelektromotor 6 verwendete dreiphasige Wechselspannung.
Die Zusatzelektromotorkupplung 32 ist eine Schaltkupplung, die so ausgelegt ist, daß sie gegebenenfalls eine geringen Schlupf beim Ein- und Auskuppeln zuläßt. Die Betriebseinrichtung 33 für diese Kupplung verfügt über einen von einer elektrischen Schaltung der Betriebseinrichtung 33 angesteuerten Aktor, mittels dessen die Zusatzelektromotorkupplung 32 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Betriebseinrichtung 33 ist mit der Steuereinrichtung 1 über eine Signalverbindung verbunden, über die die Steuereinrichtung Zusatzelektromotorkupplungssignale an die Betriebseinrichtung 33 senden kann, um mittels dieser den Zustand der Zusatzelektromotorkupplung 32 zu steuern.
Die elektrische Anlage umfaßt insgesamt drei Energiespeicher auf drei verschiedenen Spannungsebenen.
Die erste Ebene, die Ebene mit niedrigster Spannung, im Beispiel 12 V, ist die Bordnetzebene. In dem Bordnetz 30 ist die Bordnetzbatterie 17 vorgesehen, die zur Energieversorgung des Bordnetzes 30 und der daran angeschlossenen, größtenteils in den Figuren nicht gezeigten elektrischen Einrichtungen dient.
Zur Versorgung des Zusatzelektromotors 6 ist die zweite Spannungsebene vorgesehen, die im Beispiel eine Spannung von im Beispiel 20 V hat. Auf dieser Ebene sind ein Zusatzenergiespeicher 18 und eine Umschalteinheit 20 vorgesehen. Die Umschalteinheit 20 ist fest mit der Betriebseinrichtung 19, genauer dem Wechselrichter der Betriebseinrichtung 19, dem Zwischenspeicher 18 und über einen entsprechenden Ausgang mit dem Bordnetz 30 verbunden. Die elektrische Umschalteinheit 20 ist über entsprechende Umschaltsignale von der Steuereinrichtung 1 steuerbar, so daß die Betriebseinrichtung 19 des Zusatzelektromotors 6 in Abhängigkeit von den Umschaltsignalen wahlweise mit dem Zusatzenergiespeicher 18 oder dem Bordnetz 30 verbindbar ist. Insbesondere bei Verbindung der Betriebseinrichtung 19 mit dem Zusatzenergiespeicher kann der Zusatzelektromotor 6 mit Betriebsspannung versorgt werden. Dadurch ergeben sich zum einen bei einer gegenüber der Bordnetzspannung erhöhten Betriebsspannung von beispielsweise 20 V bei gleicher elektrischer Leistung deutlich geringere Startströme und Ohmsche Verluste. Zum anderen ist der Zusatzelektromotor 6 so ausgelegt, daß er, wenn er nicht als Antrieb dient, bei entsprechender Stellung der elektrischen Umschalteinheit 20 auch für das Bordnetz 30 auf der ersten Spannungsebene die Generatorfunktion ohne zusätzlichen Gleichspannungswandler übernehmen kann. Weiter kann der Zusatzenergiespeicher 18 gegebenenfalls durch den Zusatzelektromotor 6 wieder geladen werden.
Dieser Zusatzenergiespeicher 18 ist im vorliegenden Beispiel durch einen kapazitiven Speicher, einen Doppelschichtkondensator (Double Layer Capacitor, auch Ultracap genannt) realisiert. Dieser weist für den bei dem Antrieb auftretenden Kurzzeitbetrieb Vorteile gegenüber anderen Speichertypen auf. Die Versorgung des Zusatzelektromotors 6 aus dem kapazitiven Energiespeicher 18 ergibt den weiteren Vorteil z.B. bei hohen Zusatzlasten im allgemeinen Bordnetz 30, daß der Anlasserbetrieb über den Zusatzenergiespeicher 18 energetisch gesichert bleibt, solange die notwendige Energie für die Steuereinrich tung 1 und die Betriebseinrichtungen 12, 13, 15 und 19 und das Steuergerät 7 im Bordnetz 30 noch zur Verfügung steht. Insbesondere kann ein Spannungseinbruch im Bordnetz 30 bei einem Starten der Brennkraftmaschine 2 mit dem Zusatzelektromotor 6 verhindert werden.
Durch Verwendung der zweiten Spannungsebene kann ein hinreichend großes Startmoment bei moderaten Strömen sichergestellt werden. Dadurch ist eine günstigere elektrische und/oder mechanische Auslegung des Zusatzelektromotors 6 möglich; z.B. können ein kleineres Bauvolumen und geringere ohmsche Verluste beim Betrieb als Starter erzielt werden.
Durch den geringen Spannungsunterschied ist es nicht notwendig, einen Gleichspannungswandler zwischen der ersten und zweiten Spannungsebene einzusetzen, was Bauvolumen, Gewicht und Kosten spart sowie die Komplexität der Anordnung und Fehlerrisiken herabsetzt.
Der Antriebselektromotor 3 arbeitet auf einer dritten Spannungsebene bei Hochspannung, d.h. Spannungen über 60 V. Dazu ist er über einen in 1 nicht explizit gezeigten Wechselrichter in der Betriebseinrichtung 13 und eine Sicherheitseinrichtung 27 mit einem Energiespeicher für den Antriebselektromotor 3 bzw. Akkumulatorsystem 21, im Beispiel ein Lithium-Polymer-Akku-Hochspannungssystem (LIPO HV-System), verbunden, das eine hinreichend große Spannung und ausreichend Energie für elektrisches Fahren allein mit dem Antriebselektromotor 3 zur Verfügung stellt.
Die erste und die dritte Spannungsebene sind über einen Gleichspannungswandler 22 von der Hochspannung auf die Bordnetzspannung verbunden. Dieser erlaubt es, insbesondere auch bei nicht arbeitender Brennkraftmaschine 2, das Bordnetz 30 über den dann als Generator arbeitenden Antriebselektromotor 3 zu versorgen. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Möglichkeit des Ladens mittels des Zusatzelektromotors 6 besteht, braucht dieser Gleichspannungswandler zum Laden der Bordnetzbatterie 17 jedoch in der Regel entweder nicht benutzt zu werden oder kann in anderen Ausführungsbeispielen ganz entfallen. Durch die Entkopplung der dritten Spannungsebene von der ersten Spannungsebene über den Gleichspannungswandler 22 können starke Schwankungen der Bordnetzspannung vermieden werden, die bei direkter Kopplung durch die stark fahrstromabhängige Spannung in der dritten Ebene bedingt sein könnten. Darüber hinaus können Wandlerverluste vermieden werden.
Zum Betrieb der Antriebsvorrichtung einschließlich des Zusatzaggregats 34, der Steuerung der elektrischen Anlage und insbesondere der Betriebseinrichtungen 12, 13, 15, 19 und 33 dient die von dem Bordnetz 30 mit Energie versorgte Steuereinrichtung 1, die dazu über einen Prozessor 23 und einen mit dem Prozessor 23 verbundenen Speicher 24 mit einem nichtflüchtigen Teil verfügt. In dem nichtflüchtigen Teil ist ein Computerprogramm gespeichert, das Instruktionen enthält, bei deren Abarbeitung der Prozessor 23 bzw. die Steuereinrichtung 1 das im Folgenden beschriebene Betriebsverfahren zum Betrieb der Antriebsvorrichtung ausführen. Sie verfügt dazu über einen in 1 nicht gezeigten Eingang für Fahr- und Bremspedalsignale eines Fahr- bzw. Bremspedals des Fahrzeugs 31, einen ebenfalls in 1 nicht gezeigten Eingang für Steuersignale einer Steuereinheit für die Hilfseinrichtung, d.h. die Klimaanlage, für die Steuerung, insbesondere das Ein- und Ausschalten der Hilfseinrichtung bzw. des Zusatzaggregats 32, und gegebenenfalls Eingänge für weitere Signale, einen Temperatursignaleingang 25 und Ausgänge 26, über die erzeugte Signale für die Betriebseinrichtungen 12, 13, 15, 19 und 33, die Umschalteinheit 20 und das Steuergerät 7 abgegeben werden.
Im Ausführungsbeispiel ist eine hierarchische Steuerung vorgesehen wie sie, bis auf die im Folgenden beschriebenen Abläufe, in WO 02/2650 A1 beschrieben ist.
Die Steuereinrichtung 1 führt ihre Steueraufgaben in Abhängigkeit von Fahrpedalsignalen von dem Fahrpedal des Fahrzeugs 31, Temperatursignalen des Temperatursensors 10, Steuersignalen für das Zusatzaggregat 32 sowie gegebenenfalls von Signalen der Betriebseinrichtungen, des Steuergeräts, weiteren Sensoren des Fahrzeugs 31 sowie des Bremspedals aus.
Bei dem hier verwendeten hierarchischen Aufbau erzeugt die Steuereinrichtung 1 die Signale nicht unmittelbar für die Motoren usw., sondern für die Betriebseinrichtungen, wie die Einrichtungen 12, 13, 15, 19 und 33 sowie das Steuergerät 7, die wiederum eine Steuerung auf niedrigerer Ebene ausführen.
Im folgenden werden nur die Vorgänge bei den wichtigsten Betriebsphasen dargestellt. Dabei wird zur besseren Übersicht zunächst die Steuerung der Zusatzelektromotorkupplung 32 außer Acht gelassen, die, soweit technisch notwendig, als geschlossen angenommen wird.
Der Kaltstart erfolgt allein mit dem Antriebselektromotor 3, wozu zuvor bei dem Getriebe 5 die Neutralstellung eingestellt und die Trennkupplung 4, soweit sie nicht bereits geschlossen ist, eingekuppelt wird. Danach wird der Antriebselektromotor 3 bzw. dessen rotierende Welle in Bewegung versetzt, wobei das Steuergerät 7 die Brennkraftmaschine 2 entsprechend zum Starten ansteuert.
Genauer prüft zunächst die Steuereinrichtung 1, ob die Brennkraftmaschine tatsächlich in kaltem Betriebszustand ist. Dazu prüft sie, ob ein erster Start nach längerer Betriebsruhe erfolgen soll. Ist dies der Fall, wird ein Kaltstart erkannt. Andernfalls erfaßt die Steuereinrichtung 1 Temperatursignale über den Temperatursignaleingang 10 und prüft, ob die aktuelle erfaßte Temperatur eine vorgegebene Mindesttemperatur übersteigt. Diese Mindesttemperatur ist in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Schleppmoment der Brennkraftmaschine 2, der Leistung des Zusatzelektromotors 6 und der Übersetzung des Riemengetriebes 16 gewählt. Im Beispiel ist die Konfiguration von Brennkraftmaschine 2, Zusatzelektromotor 6 und Riemengetriebe 16 so gewählt, daß die Mindesttemperatur zu 20°C und damit um mehr als 20°C kleiner als die Betriebstemperatur bei stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine 2, im Beispiel 90°C, gewählt sein kann. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Mindesttemperatur auch 10°C oder 20°C unterhalb der Betriebstemperatur bei stationärem Betrieb gewählt sein. Unterschreitet die erfaßte Temperatur die Mindesttemperatur wird eine Bedingung für einen Kaltstart erkannt.
Bei Erkennung eines Kaltstarts prüft die Steuereinrichtung 1 weiter, ob das Getriebe 5 in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erzeugt sie wenigstens ein Getriebesignal und gibt dieses an die Getriebebetriebseinrichtung 15 ab, die daraufhin das Getriebe 5 in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung schaltet.
Gleichzeitig, davor oder danach prüft die Steuereinrichtung 1, ob die Antriebskupplung 4 eingekuppelt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, werden zunächst Antriebskupplungssteuersignale gebildet und an die Antriebskupplung 4 abgegeben, auf die hin die Antriebskupplung 4 einkuppelt und damit den Antriebselektromotor 4 und die Abtriebswelle 8 der Brennkraftmaschine 2 zur Übertragung eines Drehmoments verbindet.
Danach wird durch Abgabe von Antriebselektromotor-Signalen an die Betriebseinrichtung 13 der Antriebselektromotor 3 zum Anlassen in Bewegung gesetzt und auf eine Zieldrehzahl beschleunigt. Der Antriebselektromotor 3 dreht die Abtriebswelle 8, wobei die Steuereinrichtung 1 Startsignale oder eine Startfreigabe an das Steuergerät 7 abgibt. Dadurch wird die Brennkraftmaschine 2 angelassen.
Während des Betriebs des Hybridantriebs führt die Steuereinrichtung 1 zyklisch Abfragen durch, um den Zustand des Hybridantriebs bzw. des Antriebsstrangs, insbesondere auch der Brennkraftmaschine 2, und die Fahrerwünsche in Form von Fahrpedalsignalen zu erfassen. Darüber hinaus erfaßt die Steuereinrichtung 1 Steuersignale der Hilfseinrichtung, hier also der Klimaanlage, die wiedergeben, ob das Zusatzaggregat eingeschaltet sein soll oder nicht.
So prüft sie, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, wozu erfaßt wird, ob das Fahrzeug 31 steht und ob ein entsprechendes Fahrpedalsignal vorliegt. Wenn dies der Fall ist, prüft sie, ob die Antriebskupplung 4 noch eingekuppelt ist. Sie erzeugt dann in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung Antriebskupplungssteuersignale und gibt diese an die Antriebskupplung 4 ab, so daß die Antriebskupplung auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird. Die Brennkraftmaschine 2 ist dann von dem Antriebselektromotor 3 entkoppelt. Weiter prüft sie, ob ein Gang zum Anfahren eingelegt ist. Daher bildet die Steuereinrichtung 1 in der Folge Antriebselektromotor-Signale und gibt diese an die Betriebseinrichtung 13 ab, woraufhin diese den Antriebselektromotor 3 zum Anfahren allein mit dem Antriebselektromotor 3 ansteuert. Je nach Zustand der Brennkraftmaschine 2 kann diese weiter betrieben werden, beispielsweise um im Warmlauf den Zusatzelektromotor 6 als Generator anzutreiben, oder die Brennkraftmaschine kann abgeschaltet werden oder bleiben.
Während des Betriebs des Hybridantriebs, beispielsweise nach längerer Fahrt können Betriebszustände auftreten, in denen die Brennkraftmaschine 2 zwar eine Temperatur nahe der normalen Betriebstemperatur hat, aber abgeschaltet ist. Als Antriebsquelle fungiert dann nur der Antriebselektromotor 3. Es kann dann, je nach Drehmomentwunsch des Fahrers wie z.B. eine plötzliche Drehmomentanforderung, wiedergegeben durch entsprechende Fahrpedalsignale, notwendig sein, sowohl den Antriebselektromotor 3 als auch die Brennkraftmaschine 2 zu betreiben, um im sogenannten Boost-Betrieb ein höheres Drehmoment zur Verfügung zu stellen.
Die Steuereinrichtung 1 prüft dann zunächst, ob die Brennkraftmaschine 2 tatsächlich steht und der Antriebselektromotor 3 in Betrieb ist.
Die Steuereinrichtung 1 erfaßt auch in diesem Fall durch den Temperatursensor 10 abgegebene Temperatursignale, die die Temperatur der Brennkraftmaschine 2 wiedergeben. Sie prüft, ob die erfaßte Temperatur die vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet. Wird die Mindesttemperatur überschritten und daher erkannt, daß die Brennkraftmaschine in betriebswarmem Zustand ist, überprüft die Steuereinrichtung 1 noch sicherheitshalber, aber optional, ob die Trennkupplung 4 geöffnet ist. Diese Prüfung ist eigentlich nicht notwendig, da bei stehender Brennkraftmaschine 2 und laufendem Antriebselektromotor 3 die Trennkupplung eigentlich geöffnet sein muß.
Ist auch dies der Fall, wird eine weitere Betriebsbedingung überprüft, beispielsweise, ob die Drehzahl des Antriebselektromotors 3 eine vorgegebene Mindestdrehzahl für einen störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine 2 übersteigt. In anderen Ausführungsbeispielen können als weitere Betriebsbedingungen beispielsweise die Bedingungen geprüft werden, ob ein Einkuppeln aufgrund der Sensorsignale und der Betriebszustände in der näheren Vergangenheit prognostiziert wird oder ob ein Abfallen des Ladezustands eines der Energiespeicher zu erwarten ist. Die entsprechenden Kriterien können insbesondere heuristischer Natur sein.
Ist auch dies der Fall, erzeugt die Steuereinrichtung 1 Steuersignale für die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 und für das Steuergerät 7 der Brennkraftmaschine 2 und gibt diese an die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 bzw. das Steuergerät 7 ab, so daß der Zusatzelektromotor 6 die Brennkraftmaschine 2 startet. Da bei dem Start die Brennkraftmaschine 2 nicht mit dem Antriebselektromotor 3 über die Trennkupplung 4 gekoppelt ist, tritt am Ausgang des Antriebsstrangs zunächst keine Drehmomentänderung, insbesondere kein Drehmomenteinbruch, auf.
Zum weiteren Betrieb ermittelt die Steuereinrichtung 1 nach dem Starten der Brennkraftmaschine 2 eine aktuelle Drehzahl des Antriebselektromotors 3, wozu sie beispielsweise entspre chende noch gespeicherte Daten verwenden, entsprechende Daten von der Betriebseinrichtung 13 abfragen, oder Signale eines Drehzahlsensors an dem Antriebselektromotor 3 erfassen kann. Durch Abgabe entsprechender Signale an die Brennkraftmaschine 2, d.h. das Steuergerät 7 der Brennkraftmaschine 2, und den Zusatzelektromotor 6, genauer die Betriebseinrichtung 19 für diesen, wird der Zusatzelektromotor 6 so angesteuert, daß die Drehzahlen der Brennkraftmaschine 2 und des Antriebselektromotors 3 aneinander angeglichen werden. Weiter bildet sie Antriebskupplungssteuersignale für die Antriebskupplung 4 und gibt diese an die Antriebskupplung 4, genauer deren Betriebseinrichtung 12 ab, auf die hin die Antriebskupplung 4 einkuppelt. Dabei kann von einer für die Dauer des Warmstarts der Brennkraftmaschine 2 und insbesondere für die Dauer des Einkuppelns weitgehend konstanten Drehzahl auf der Seite des Antriebselektromotors 3 ausgegangen werden, da die Fahrzeugmasse vergleichsweise groß ist und der Fahrkomfort und die Radhaftung Grenzen für die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl im Antriebsstrang setzen.
Auf diese Weise braucht als Antriebskupplung 4 nur eine Trennkupplung, nicht aber eine Anfahrkupplung verwendet zu werden.
Weiter überprüft die Steuereinrichtung 1 wenigstens während des Betriebs der Brennkraftmaschine 2 dauernd, ob diese wegen zu niedriger Drehzahl und/oder zu geringer Lastanforderung abgeschaltet werden sollte.
Dazu kann sie insbesondere prüfen, ob die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, unterhalb dessen ein störungsfreier Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr zu erwarten ist. Dieser Grenzwert kann beispielsweise empirisch ermittelt worden sein. Ist die Drehzahl kleiner als der Grenzwert, erzeugt die Steuereinrichtung 1 wenigstens ein Antriebskupplungssteuersignal für die Antriebskupplung 4, genauer deren Betriebseinrichtung 12, und gibt dieses an die Antriebskupplung 4 bzw. die Be triebseinrichtung 12 ab, so daß die Antriebskupplung 4 auskuppelt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung zur Prüfung der Lastanforderung prüfen, ob das aktuelle Drehmoment des Antriebselektromotors 3 kleiner als ein vorgegebener Drehmomentgrenzwert für diesen ist. Dieser Drehmomentgrenzwert kann beispielsweise empirisch ermittelt worden und insbesondere kleiner als das maximale Drehmoment des Antriebselektromotors 3 sein. Ist das Drehmoment kleiner als der Drehmomentgrenzwert, erzeugt die Steuereinrichtung 1 wie zuvor geschildert wenigstens ein Antriebskupplungssteuersignal für die Antriebskupplung 4, genauer deren Betriebseinrichtung 12, und gibt dieses an die Antriebskupplung 4 bzw. die Betriebseinrichtung 12 ab, so daß die Antriebskupplung 4 auskuppelt.
Der Antrieb erfolgt nun allein mit dem Antriebselektromotor 3, während abhängig vom Zustand der Energiespeicher 17 und 18 und der Temperatur die Brennkraftmaschine 2 zum Laden mittels des Zusatzelektromotors 6 unabhängig von dem Antriebselektromotor 3 weiterbetrieben oder aber abgeschaltet wird. Dazu prüft die Steuereinrichtung 1, ob die Energiespeicher 17 und 18 ausreichend geladen sind und die aktuelle Temperatur oberhalb der Mindesttemperatur liegt. Sind beide Bedingungen erfüllt, wird im vorliegenden Beispiel die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet, andernfalls weiterbetrieben.
Zur Versorgung des Bordnetzes 30 mit Strom und/oder zum Laden des Zusatzenergiespeichers 18 kann die Steuereinrichtung 1 die Umschalteinheit 20 und die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 durch Bildung und Abgabe entsprechender Signale so ansteuern, daß der Zusatzelektromotor 6 als von der Brennkraftmaschine 2 angetriebener Generator geschaltet ist bzw. betrieben wird und den Zusatzenergiespeicher 18 sowie die Bordnetzbatterie 17 bei Betrieb der Brennkraftmaschine 2 lädt, wenn der Zusatzelektromotor 6 nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine 2 und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine 2 und Antriebselektromotor 3 angesteuert ist. Dies kann immer geschehen, wenn die genannte Bedingung erfüllt ist, oder in anderen Ausführungsbeispielen nur wenn bestimmte Steuersignale vorliegen, beispielsweise solche, die anzeigen, daß der Zusatzenergiespeicher 18 und/oder die Bordnetzbatterie 17 geladen werden müssen.
Weiter prüft die Steuereinrichtung 1 während des Betriebs dauernd den Ladezustand des Energiespeichers 21 daraufhin, ob dieser geladen werden soll. Hierzu kann beispielsweise die Spannung des Energiespeichers 21 erfaßt und mit einem entsprechenden Grenzwert, der die zulässige minimale Spannung des Energiespeichers 21 wiedergibt, verglichen werden. Weiter wird der Betriebszustand des Antriebsstrangs daraufhin geprüft, ob das Laden des Energiespeichers möglich ist. Hierzu kann beispielsweise geprüft werden, ob die Brennkraftmaschine 2 mit einer Drehzahl oberhalb des für deren Betrieb vorgegebenen Grenzwerts arbeitet, ein Gangwechsel, d.h. ein Zurückschalten, nicht mehr möglich oder sinnvoll und die Trennkupplung 4 geschlossen ist. Ist dies der Fall, bildet die Steuereinrichtung 1 ein Antriebselektromotor-Signal und gibt dieses an die Betriebseinrichtung 13 ab, auf das hin die Betriebseinrichtung 13 den Antriebselektromotor 3 als Generator zum Laden des Energiespeichers 21 betreibt.
Schließlich kann die Steuereinrichtung 1 im Falle eines Ausfalls des Antriebselektromotors 3 und/oder der Betriebseinrichtung 13 für diese ein Notlaufprogramm abarbeiten, das es gestattet, das Kraftfahrzeug 31 noch mit der Brennkraftmaschine 2 allein zu bewegen, obwohl im Antriebsstrang keine Anfahrkupplung vorhanden ist.
Dazu prüft die Steuereinrichtung 1 dauernd, ob eine Funktionsstörung des Antriebselektromotors 3 und/oder der Betriebseinrichtung 13 vorliegt. Hierzu kann sie beispielsweise entsprechende Diagnosesignale von der Betriebseinrichtung 13 erfassen und auswerten. Wenn eine Funktionsstörung erkannt wird und die Brennkraftmaschine 2 steht, prüft sie weiter, ob die Antriebskupplung 4 geöffnet ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Antriebskupplung 4 durch Abgabe entsprechender Signale an die Antriebskupplung 4 geöffnet. Dann bildet die Steuereinrichtung 1 entsprechende Signale für die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 und das Steuergerät 7 für die Brennkraftmaschine 2 und gibt diese an die Betriebseinrichtung 19 und das Steuergerät 7 ab. Die Brennkraftmaschine 2 wird daraufhin mittels des Zusatzelektromotors 6 ohne eine Abfrage der Temperatur der Brennkraftmaschine 2 gestartet, was möglich ist, da die Antriebskupplung 4 geöffnet ist. Nach erfolgreichem Start prüft die Steuereinrichtung 1 den Zustand des Getriebes 5 und legt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung durch Abgabe entsprechender Getriebesignale an das Getriebe 5 bzw. dessen Betriebseinrichtung 15 einen für den Notbetrieb geeigneten Gang ein. Danach steuert die Steuereinrichtung 1 durch Abgabe entsprechender Signale die Antriebskupplung 4 und über die Betriebseinrichtung 15 das Getriebe 5 so an, daß das Drehmoment von der Brennkraftmaschine 2 möglichst sanft über die Trennkupplung 4 und das Getriebe 5 durch entsprechende Betätigung von dessen Kupplungen und Bremsen auf den Abtrieb 29 des Getriebes 5 übertragen wird.
Im Folgenden werden die Teile des Verfahrens beschrieben, bei denen die Zusatzelektromotorkupplung 32 eine Rolle spielt.
Im Hinblick auf das Zusatzaggregat 32 prüft die Steuereinrichtung 1 dauernd in vorgegebenen zeitlichen Abständen anhand von Zusatzaggregatsteuersignalen einer Steuerung der Hilfseinrichtung, hier der Klimaanlage, oder von entsprechenden gespeicherten Daten in dem Speicher der Steuereinrichtung 1, welcher Betriebszustand für das Zusatzaggregat 34 gewünscht ist, d.h. ob das Zusatzaggregat 32 ein- oder abgeschaltet sein soll.
Soll das Zusatzaggregat 34 nicht betrieben werden, werden die zuvor beschriebenen Schritte durchgeführt. Dabei prüft die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor 23 darin neben den schon beschriebenen Prüfungen, ob der Zusatzelektromotor 6 als Starter oder Generator betrieben werden soll. Ist dies der Fall, steuert die Steuereinrichtung 1 bzw. deren Prozessor 23 die Betriebseinrichtung 33 für die Zusatzelektromotorkupplung so an, daß die Zusatzelektromotorkupplung 32 eingekuppelt bzw. geschlossen ist und so Drehmomente zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Zusatzelektromotor 6 übertragen werden können.
Soll hingegen der Zusatzelektromotor 6 nicht als Starter oder Generator betrieben werden, so steuert die Steuereinrichtung 1 bzw. der Prozessor 23 darin die Zusatzelektromotorkupplung 32 so an, daß diese geöffnet ist. Es findet dann keine Drehmomentübertragung zwischen Zusatzelektromotor 6 und Brennkraftmaschine 2 statt.
Stellt die Steuereinrichtung 1 bzw. der Prozessor 23 darin jedoch durch Empfang eines Zusatzaggregatsignals oder anhand eines entsprechenden Eintrags in seinem Speicher fest, daß das Zusatzaggregat 32 betrieben werden soll, wird der Zustand der Antriebseinrichtung in folgender Weise gesteuert: Die Steuereinrichtung 1 bzw. der Prozessor 23 darin prüft, ob die Brennkraftmaschine 2 in einem Betriebszustand ist, der gemäß wenigstens einem vorgegebenen Kriterium für einen Antrieb des Zusatzaggregats 34 durch die Brennkraftmaschine 2 vorgesehen ist.
Im vorliegenden Beispiel umfaßt das Kriterium zwei kumulativ zu erfüllende Bedingungen, die ein Drehzahlintervall festlegen, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 liegen soll, damit das Zusatzaggregat 34 durch diese angetrieben werden soll.
Die Steuereinrichtung 1 prüft bei der Prüfung des Betriebszustands als erste Bedingung, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 eine vorgegebene Mindestdrehzahl überschreitet.
Die Steuereinrichtung 1 prüft bei der Prüfung des Betriebszustands als zweite Bedingung, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Maximaldrehzahl unterschreitet.
Die Mindestdrehzahl liegt in diesem Beispiel bei der Leerlaufdrehzahl, d.h. im Bereich zwischen 600 und 800 Umdrehungen/Minute. Die Maximaldrehzahl dagegen liegt in diesem Beispiel am Betriebspunkt mit maximaler Leistung, beispielsweise bei etwa 4500 Umdrehungen/Minute. In anderen Beispielen kann sie bei der Grenzdrehzahl für den Überdrehschutz, beispielsweise im Bereich zwischen 6000 und 8000 Umdrehungen/Minute, liegen.
Nur, wenn beide Bedingungen und damit das Kriterium erfüllt sind, steuert die Steuereinrichtung 1 bzw. der Prozessor 23 darin die Betriebseinrichtung 33 für die Zusatzelektromotorkupplung 32 so an, daß die Zusatzelektromotorkupplung 32 geschlossen bleibt, wenn sie bereits geschlossen ist, oder geschlossen wird, wenn sie zuvor geöffnet wurde. In einem anderen Ausführungsbeispiel umfaßt das Kriterium nur die erste Bedingung, so daß auch nur diese geprüft zu werden braucht.
Darüber hinaus steuert sie die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 so an, daß die Zusatzelektromotorkupplung 32 geschlossen ist und der Zusatzelektromotor 6 nicht als Antrieb für das Zusatzaggregat 34 betrieben wird.
Ist das Kriterium nicht erfüllt, d.h. ist wenigstens eine der Bedingungen nicht erfüllt, beispielsweise weil die Brennkraftmaschine 2 nicht arbeitet, steuert die Steuereinrichtung 1 bzw. deren Prozessor 23 die Betriebseinrichtung 33 für die Zusatzelektromotorkupplung 32 und die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 so an, daß die Zusatzelektromotorkupplung 32 geöffnet ist und der Zusatzelektromotor 6 als Antrieb für das Zusatzaggregat 34 betrieben wird. Die Ansteuerung kann dabei durch Abgabe von Signalen erfolgen, die den gewünschten neuen Zustand oder die gewünschte Änderung des Zustands wiedergeben. Soll keine Änderung erfolgen, braucht, je nach Art der Betriebseinrichtung, auch kein Signal während dieser Phase abgegeben zu werden.
Auf diese Weise kann das Zusatzaggregat 34, wenn es betrieben werden soll, unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 betrieben werden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform dadurch, daß die zweite Spannungsebene fehlt. Der Zusatzelektromotor 6 ist dann über seinen Wechselrichter an das allgemeine Bordnetz 30 angeschlossen.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist es möglich, den Zusatzelektromotor 6 unter Verwendung eines geeigneten Spannungswandlers unmittelbar aus dem Hochspannungsenergiespeicher, d.h. dem Akkumulatorsystem 21, zu speisen.
In anderen Ausführungsbeispielen kann wenigstens eine der Betriebseinrichtungen und/oder das Steuergerät in die Steuereinrichtung 1 integriert sein.
Es ist jedoch auch möglich, daß die Steuereinrichtung in eine der Betriebseinrichtungen oder das Steuergerät integriert ist.
Noch eine weitere Ausführungsform unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß ein Riemengetriebe verwendet wird, bei dem die Riemenspannung über von der Steuereinrichtung 1 abgegebene Signale steuerbar ist. Bei Betrieb als Starter wird die Riemenspannung erhöht, bei Betrieb als Generator verringert.
Eine weitere, in 2 veranschaulichte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß statt des Riemengetriebes ein Zahnradgetriebe 28 verwendet wird. Anstelle eines Anlas sers für die Brennkraftmaschine, die von ihrem Aufbau her auch für einen Antriebsstrang mit alleinigen konventionellem Brennkraftantrieb ausgelegt ist, wird nun der Zusatzelektromotor 6 angebracht, wobei die Verbindung zwischen dem Anlasser und der Brennkraftmaschine 2 über ein Anlasserritzel durch das Zahnradgetriebe 28 ersetzt ist. Alle anderen Komponenten sind unverändert, so daß für diese die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und die Erläuterungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel hier auch entsprechend gelten.
Das Zahnradgetriebe 28 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Zusatzelektromotor 6 erlaubt eine schlupflose Übertragung des Drehmoments zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Zusatzelektromotor 6 und erhöht so die Effizienz des Antriebsstrangs. Insbesondere braucht kein Riemenspanner eingesetzt zu werden. Darüber hinaus wird ein Starten auch bei niedrigeren Temperaturen der Brennkraftmaschine ermöglicht, da kein Riemenschlupf auftritt. Schließlich ist in anderen Ausführungsbeispielen auch eine Montage auf der Seite der Brennkraftmaschine möglich, die zu dem Antriebselektromotor 3 weist.
Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Zusatzelektromotorkupplung 32 nicht zwischen dem Zusatzelektromotor 6 und dem Riemen- bzw. Zahngetriebe 16 bzw. 28, sondern der Brennkraftmaschine 2 und dem Riemen- bzw. Zahngetriebe 16 bzw. 28 angeordnet ist. Die Funktion unterscheidet sich nicht.
Eine weitere, in 3 veranschaulichte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß nun zwischen dem Zusatzelektromotor 6 und dem Zusatzaggregat 34 eine schaltbare Zusatzaggregatkupplung 35 angeordnet ist, deren Zustand mittels elektrischer Signale über eine Betriebseinrichtung 36 für die Zusatzaggregatkupplung 35 einstellbar ist. Die Betriebseinrichtung 36 ist über eine Signalverbindung mit einem Ausgang einer gegenüber den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen veränderten Steuereinrichtung 1' verbunden. Die Steuereinrichtung 1' unterscheidet sich von der Steuereinrichtung 1 neben dem Ausgang für die Betriebseinrichtung 36 durch die Programmierung. Das Computerprogramm unterscheidet sich von den Computerprogrammen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele durch Instruktion zur Steuerung der Zusatzaggregatkupplung 35 bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens.
Die Zusatzaggregatkupplung 35, eine einfache Schaltkupplung, eröffnet die Möglichkeit, den Zusatzelektromotor 6 auch betreiben zu können, wenn das Zusatzaggregat 34 nicht betrieben werden und ein Leistungsverlust durch ungewollten Antrieb desselben vermieden werden soll.
Erkennt die Steuereinrichtung 1', daß das Zusatzaggregat 34 nicht betrieben bzw. abgeschaltet sein soll, steuert diese vor der Abgabe eines Zusatzelektromotor-Signals an die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6, auf das hin dieser als Starter oder Generator betrieben wird, die Betriebseinrichtung 36 für die Zusatzaggregatkupplung 35 so an, daß die Zusatzaggregatkupplung 35 geöffnet bleibt, wenn sie bereits geöffnet war, oder geöffnet wird, wenn sie noch geschlossen ist. Das Zusatzaggregat 34 ist nun von dem Zusatzelektromotor 6 entkoppelt, so daß dieser unbelastet und ohne Leistungsverluste je nach Art der Zusatzelektromotor-Signale seine Funktion als Starter oder Generator ausüben kann.
Erkennt die Steuereinrichtung 1' dagegen, daß das Zusatzaggregat 34 betrieben bzw. eingeschaltet sein soll, steuert diese die Betriebseinrichtung 36 für die Zusatzaggregatkupplung 35 so an, daß die Zusatzaggregatkupplung 35 geschlossen bleibt, wenn sie bereits geschlossen war, oder geschlossen wird, wenn sie noch geöffnet ist. Das Zusatzaggregat 34 ist nun mit dem Zusatzelektromotor 6 gekoppelt, so daß es von dem Zusatzelektromotor 6 oder der Brennkraftmaschine 2 je nach deren Betriebszustand angetrieben werden kann, beispielsweise wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß zur Umschaltung zwischen Laden des Zusatzenergiespeichers und Laden der Bordnetzbatterie das in WO 02/066293 A1 beschriebene Verfahren verwendet wird, deren Inhalt hiermit insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Zusatzelektromotor 6 auf der der Antriebskupplung 4 zugewandten Seite der Brennkraftmaschine 2 angeordnet, wobei der Zusatzelektromotor entweder direkt an dem Schwungrad 9 angreift oder bevorzugt mittels eines Zahnradgetriebes mit diesem zur Übertragung von Drehmomenten und Drehbewegungen gekoppelt ist.
Es ist jedoch auch möglich auf der gleichen Seite eine Kopplung mit der Abtriebswelle 8 vorzusehen und nicht mit dem Schwungrad 9.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform entfällt das Schwungrad 9. Dessen Funktion bzw. das entsprechende Trägheitsmoment kann dann von der Kupplung und/oder dem Riemengetriebe übernommen werden, wozu diese entsprechend auszulegen sind.
Eine in 4 veranschaulichte, vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß als Zusatzelektromotor 6' mit Betriebseinrichtung 19' nun ein Elektromotor mit Betriebseinrichtung verwendet wird, der mit der Hochspannung arbeitet, mit der auch der Antriebselektromotor 3 bzw. dessen Betriebseinrichtung 13 arbeitet. Sonst unterscheidet er sich in der Ansteuerung nicht von dem Zusatzelektromotor 6 mit Betriebseinrichtung 19. Es entfallen nun der Zusatzenergiespeicher 18 und die Umschalteinheit 20. Stattdessen ist die Be triebseinrichtung direkt an die Spannungsebene des Antriebselektromotors 3 gekoppelt. Alle anderen Komponenten entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels und es werden entsprechende Bezugszeichen verwendet. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 1 bis auf die Ansteuerung der Umschalteinheit 20 analog zu der Steuereinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet.
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß nun nicht das Unterschreiten der Mindesttemperatur geprüft wird. Stattdessen ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, daß sie ein Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine ermittelt, wenn diese nicht arbeitet, und dieses ermittelte Reibverlustmoment mit einem vorgegebenen Maximalreibverlustmoment vergleicht. Unterschreitet das ermittelte Reibverlustmoment das Maximalreibverlustmoment, werden die Schritte der zuvor geschilderten Verfahren wie bei Überschreiten der Mindesttemperatur durchgeführt, andernfalls die Schritte wie bei Unterschreiten der Mindesttemperatur.
In anderen Ausführungsbeispielen ist das Zusatzaggregat eine Pumpe für eine Lenkhilfe, die während des Betriebs des Kraftfahrzeugs und damit des Antriebsstrangs bzw. der Antriebsvorrichtung permanent betrieben werden muß. Der gewünschte Betriebszustand des Zusatzaggregats liegt daher fest. Es werden daher keine Zusatzaggregatsignale zur Steuerung des Betriebszustands des Zusatzaggregats 34 abgegeben und empfangen. Die Steuereinrichtung führt dann nur den Teil des im ersten Ausführungsbeispiel geschilderten Verfahrens durch, bei dem das Zusatzaggregat 34 betrieben werden soll, und verfügt hierzu über ein entsprechendes Computerprogramm. Eine Prüfung des gewünschten Betriebszustandes des Zusatzaggregats erfolgt dabei nicht.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Zusatzaggregat eine Pumpe für Hilfseinrichtungen zum Betreiben wenigstens von Teilen des Antriebsstrangs. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Ölpumpe. Besonders bevorzugt ist das Zusatzaggregat Teil einer Hilfseinrichtung zum Betrieben des Antriebsstrangs, die während des Betriebs des Antriebsstrangs permanent unabhängig von der gerade in Betrieb befindlichen Antriebsquelle betrieben werden muß. Dabei kann es sich insbesondere um eine Getriebeölpumpe handeln.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist das Zusatzaggregat eine Pumpe für eine Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs.
Darüber hinaus ist es möglich, nicht nur ein Zusatzaggregat anzutreiben, sondern mechanisch gekoppelt mehrere mit ähnlichen Betriebsanforderungen, beispielsweise eine Pumpe für eine Lenkhilfe und eine Getriebeölpumpe.
Die Antriebsvorrichtung kann in anderen Ausführungsbeispielen auch Teil anders gestalteter Hybridantriebe oder sogar eines nicht-hybriden Antriebs sein.
Es wird angemerkt, dass die Ausführungsformen beliebig miteinander kombinierbar sind.

Claims

Antriebsvorrichtung, insbesondere für einen Vollhybridantrieb, mit einer Brennkraftmaschine (2), einem Elektromotor (6; 6'), einer Kupplung (32) zur wahlweisen Verbindung der Brennkraftmaschine (2) mit dem Elektromotor (6; 6') zur Übertragung von Drehmomenten, und einem mit dem Elektromotor (6; 6') zur Übertragung von Drehmomenten permanent verbundenen oder wahlweise über eine Zusatzaggregatkupplung (35) verbindbaren Zusatzaggregat (34).
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Elektromotor (6; 6') so ausgelegt ist, daß bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine (2) und/oder, wenn ein ermitteltes Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebenes Maximalreibverlustmoment ist, die Brennkraftmaschine (2) mittels des Elektromotors (6; 6') gestartet werden kann.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kupplung (32) mittels eines Zugmittel- oder Reibgetriebes (16) mit dem Elektromotor (6; 6') und/oder der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kupplung (32) mittels eines Zahngetriebes (28) mit dem Elektromotor (6; 6') und/oder der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Einrichtung (19; 19') aufweist, mittels derer der mit dem Zusatzaggregat (34) verbundene Elektromotor (6; 6') mit einem Bordnetz (30) des Kraftfahrzeugs (31) zur Ladung einer Bordnetzbatterie (17) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der der mit dem Zusatzaggregat (34) verbundene Elektromotor (6) mit einem E nergiespeicher (18) zur schnellen Speicherung erzeugter und Abgabe gespeicherter elektrischer Energie verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Brennkraftmaschine (2) eine Abtriebswelle (8) aufweist, und die weiter aufweist: einen Antriebselektromotor (3), mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs (31) aus dem Stand erzeugbar ist, eine Antriebskupplung (4), mittels derer die Abtriebswelle (8) wahlweise mit dem Antriebselektromotor (3) verbindbar ist, und ein mit dem Antriebselektromotor (3) gekoppeltes Getriebe (5).
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem, wenn das Zusatzaggregat (34) betrieben werden soll, geprüft wird, ob die Brennkraftmaschine (2) in einem Betriebszustand ist, der gemäß wenigstens einem vorgegebenen Kriterium für einen Antrieb durch die Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist, und, wenn dies erfüllt ist, eine Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und eine Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') so angesteuert werden, daß die Kupplung (32) geschlossen ist und der Elektromotor (6; 6') nicht als ausschließlicher Antrieb betrieben wird, und, wenn dies nicht erfüllt ist, die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und die Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') so angesteuert werden, daß die Kupplung (32) geöffnet ist und der Elektromotor (6; 6') als Antrieb betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Prüfung und die nachfolgenden Schritte nur in Abhängigkeit von einem gewünschten Betriebszustand des Zusatzaggregats (34) ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem auf ein Signal zum Starten der Brennkraftmaschine (2) bei einer die Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine (2) und/oder, wenn ein ermitteltes Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine (2) kleiner als ein vorgegebenes Maximalreibverlustmoment ist, wenigstens ein Kupplungssignal zum Schließen der Kupplung (32) an die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und wenigstens ein Elektromotorsignal zum Starten des Elektromotors (6; 6') zum Anlassen der Brennkraftmaschine (2) an die Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem vor der Abgabe des Elektromotorsignals eine Betriebseinrichtung (36) für die Zusatzaggregatkupplung (35) so angesteuert wird, daß die Zusatzaggregatkupplung (35) geöffnet bleibt oder wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem bei der Prüfung des Betriebszustands geprüft wird, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) eine vorgegebene Minimaldrehzahl überschreitet, und nur wenn dies der Fall ist, die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) so angesteuert wird, daß die Kupplung (32) geschlossen bleibt oder wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem bei der Prüfung des Betriebszustands geprüft wird, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) eine vorgegebene Maximaldrehzahl unterschreitet, und nur, wenn dies der Fall ist, die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) so angesteuert wird, daß die Kupplung (32) geschlossen bleibt oder wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem der Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) geprüft und in Abhängigkeit von dem Betriebszustand die Betriebseinrichtung (19; 19') des Elektromotors (6; 6') so angesteuert wird, daß die Betriebseinrichtung (19; 19') den Elektromotor (6; 6') als von der Brennkraftmaschine (2) betriebenen Generator betreibt.
Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14 auszuführen, und insbesondere, wenn das Zusatzaggregat (34) betrieben werden soll, zu prüfen, ob die Brennkraftmaschine (2) in einem Betriebszustand ist, der gemäß wenigstens einem vorgegebenen Kriterium für einen Antrieb des Zusatzaggregats (34) durch die Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist, und, wenn dies erfüllt ist, eine Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und eine Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') so anzusteuern, daß die Kupplung (32) geschlossen ist und der Elektromotor (6; 6') nicht als ausschließlicher Antrieb betrieben wird, und, wenn dies nicht erfüllt ist, die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und die Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') so anzusteuern, daß die Kupplung (32) geöffnet ist und der Elektromotor (6; 6') als Antrieb betrieben wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 15, die weiter so ausgebildet ist, daß sie die Prüfung und die nachfolgenden Schritte nur in Abhängigkeit von einem gewünschten Betriebszustand des Zusatzaggregats (34) ausführt.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, die weiter dazu ausgebildet ist, auf ein Signal zum Starten der Brennkraftmaschine (2) bei einer die Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine (2) und/oder, wenn ein ermitteltes Reibverlustmoment der Brennkraftmaschine kleiner als ein vorgegebenes Maximalreibverlustmoment ist, wenigstens ein Kupplungssignal zum Schließen der Kupplung (32) an die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und ein wenigstens ein Elektromotorsignal zum Starten des Elektromotors (6; 6') zum Anlassen der Brennkraftmaschine (2) an die Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') abzugeben.
Steuereinrichtung nach Anspruch 17, die so ausgebildet ist, daß diese vor der Abgabe des Elektromotorsignals eine Betriebseinrichtung (36) für die Zusatzaggregatkupplung (35) so ansteuert, daß die Zusatzaggregatkupplung (35) geöffnet bleibt oder wird.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, die weiter dazu ausgebildet ist, bei der Prüfung des Betriebszustands zu prüfen, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) eine vorgegebene Mindestdrehzahl überschreitet, und nur, wenn dies der Fall ist, die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) so ansteuert, daß die Kupplung (32) geschlossen bleibt oder wird.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, die weiter so ausgebildet ist, bei der Prüfung des Betriebszustands zu prüfen, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) eine vorgegebene Maximaldrehzahl unterschreitet, und nur, wenn dies der Fall ist, die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) so ansteuert, daß die Kupplung (32) geschlossen bleibt oder wird.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, die weiter dazu ausgebildet ist, den Betriebszustand der Brennkraftmaschine (2) zu prüfen und in Abhängigkeit von dem Betriebszustand die Betriebseinrichtung (19; 19') des Elektromotors (6; 6') so anzusteuern, daß die Betriebseinrichtung (19; 19') den Elektromotor (6; 6') als von der Brennkraftmaschine (2) betriebenen Generator betreibt.
Computerprogramm für eine mit einer Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu verbindende Datenverarbeitungseinrichtung (1; 1') mit einem Prozessor (23), das Instruktionen umfaßt, bei deren Ausführung der Prozessor (23) und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung (1; 1') das Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14 durchführt, und, wenn das Zusatzaggregat (34) betrieben werden soll, insbesondere bei Ausführung der Instruktionen prüft, ob die Brennkraftmaschine (2) in einem Betriebszustand ist, der gemäß wenigstens einem vorgegebenen Kriterium für einen Antrieb des Zusatzaggregats (34) durch die Brennkraftmaschine (2) vorgesehen ist, und steuert, wenn dies erfüllt ist, eine Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und eine Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') so an, daß die Kupplung (32) geschlossen ist und der Elektromotor (6; 6') nicht als ausschließlicher Antrieb betrieben wird, und steuert, wenn dies nicht erfüllt ist, die Betriebseinrichtung (33) für die Kupplung (32) und die Betriebseinrichtung (19; 19') für den Elektromotor (6; 6') so an, daß die Kupplung (32) geöffnet ist und der Elektromotor (6; 6') als Antrieb betrieben wird.
Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 22.