DE102009014824A1

DE102009014824A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb

Info

Publication number: DE102009014824A1
Application number: DE102009014824A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Reim; Kai Volkmar
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07

Abstract

Um einen durch ein vorbestimmtes Fahrerassistenzsystem (20, 22) bewirkten Eingriff mit einer elektrisch antreibbaren Kraftmaschine (12) und einer Verbrennungskraftmaschine (14) auszuführen, wird ein von der elektrischen Kraftmaschine (12) erzeugtes Drehmoment verändert. Hierzu ist wenigstens eine Steuereinheit (26, 28) zum Steuern der elektrischen Kraftmaschine (12) im elektronischen Steuerungssystem des Kraftfahrzeugs vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines wenigstens eine elektrisch antreibbare Kraftmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und wenigstens einer elektrisch antreibbaren Kraftmaschine.
Fahrerassistenzsysteme sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Typische Beispiele sind das Antriebsschlupfregelsystem, welches das Durchdrehen der Räder des Fahrzeugs beim Beschleunigen verhindert, und das Elektronische Stabilitätsprogramm, welches zum Stabilisieren des Fahrzeugs unter anderem durch gezieltes Abbremsen einzelner oder mehrerer Räder einem Instabilwerden des Wagens entgegenwirkt. Eine Gemeinsamkeit der beiden genannten Fahrerassistenzsysteme ist, dass jeweils Eingriffe zur Unterstützung des Fahrers durchgeführt werden. Ein solcher Eingriff kann in an sich bekannter Weise entweder durch Abbremsen der Räder, und/oder durch Reduzieren des Antriebsmoments erfolgen.
Es ist wünschenswert, dass der Fahrer einen situationsabhängigen Bremseingriff des Fahrerassistenzsystems möglichst nicht durch eine Änderung im Fahrverhalten oder des Fahrzustands des Kraftfahrzeugs bemerkt, damit der Fahrkomfort nicht reduziert ist.
Wird ein Rad oder werden mehrere Räder individuell abgebremst, so muss ein Motor zusätzlich zum antreibend wirkenden Drehmoment Kraft aufbringen, um einen von dem Fahrer gewünschten und durch Betätigen des Fahrpedals vorbestimmten Fahrzustand beizubehalten. Durch Verbrennungsmotoren kann allerdings nur eine geringe und langsame Erhöhung des Antriebsmoments erreicht werden, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedrig ist. Dies kann vom Fahrer des Kraftfahrzeugs als eine Verminderung des Fahrkomforts empfunden werden.
Muss durch das Fahrerassistenzsystem zum Zwecke des Eingriffs das Antriebsmoment beeinflusst werden, so ist ebenfalls ein den Komfort des Fahrers beeinträchtigendes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs die Folge. Der Verbrennungsmotor bewirkt nicht schnell genug eine Verringerung bzw. Vergrößerung des Antriebsmoments, insbesondere wenn seine Drehzahl zum Zeitpunkt des Bremseingriffs des Fahrerassistenzsystems gerade niedrig ist. Aus diesem Grund können in bekannter Weise unterstützend Bremseneingriffe ausgeführt werden.
Der Einsatz von oben genannten Fahrerassistenzsystemen ist auch bei Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb üblich. Auch hier führen automatische Eingriffe zu den beschriebenen unerwünschten Beeinträchtigungen im Fahrkomfort.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines wenigstens eine elektrisch antreibbare Kraftmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, mittels welchem durch automatische Eingriffe bedingte Beeinträchtigungen in Fahrkomfort und/oder Fahrleistung reduziert werden.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrisch antreibbaren Kraftmaschine bereit zu stellen, bei welchem bei automatischen Eingriffen durch ein Fahrerassistenzsystem ein höherer Fahrkomfort und/oder eine höhere Fahrleistung gegeben ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 bis 4 bzw. durch ein Kraftfahrzeug gemäß den Patentansprüchen 5 bis 7 gelöst.
Um Beeinträchtigungen im Fahrkomfort und/oder der Fahrleistung beim automatischen Eingriff eines Fahrerassistenzsystems zu reduzieren, wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines wenigstens eine elektrisch antreibbare Kraftmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs bei einem durch ein vorbestimmtes Fahrerassistenzsystem bewirkten Eingriff ein von der elektrischen Kraftmaschine erzeugtes Drehmoment verändert. Das durch die elekt risch antreibbare Kraftmaschine erzeugte Drehmoment ist mit höherer Dynamik modulierbar als ein-, vom Verbrennungsmotor erzeugtes Drehmoment. Somit können die dynamischen Anforderungen an den Verbrennungsmotorbetrieb verringert werden. Des Weiteren wird besonders im niedrigen Drehzahlbereich der Kraftmaschinen mittels der elektrisch antreibbaren Kraftmaschine eine deutliche Erhöhung des zur Verfügung stehenden Antriebsmoments erreicht.
In einer ersten Alternative steuert eine Steuereinheit die elektrisch antreibbare Kraftmaschine – insbesondere beim Antriebsmomentenreduktionseingriff durch ein Antriebsschlupfregel- oder Fahrzeugstabilisierungssystem – derart an, dass ein Bremsmoment erzeugt wird. Das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors muss also nicht mehr oder nur in geringerem Maße moduliert werden. Hierdurch sind die dynamischen Anforderungen an den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verringert. Dadurch ist ein agileres Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Wenn die elektrisch antreibbare Kraftmaschine beim Erzeugen des Bremsmoments als Generator betrieben wird, wird ein Energieverlust vermieden, da kinetische Energie genutzt wird, um einen elektrischen Energiespeicher während des Bremsens aufzuladen.
In einer zweiten Alternative steuert eine Steuereinheit die elektrisch antreibbare Kraftmaschine – insbesondere beim radindividuellen Bremsen durch ein Fahrzeugstabilisierungssystem oder ein Antriebsschlupfregelsystem – derart an, dass ein Antriebsmoment erzeugt wird. Die Diskrepanz zwischen dem Fahrerwunsch und dem Fahrzustand, welche durch den Bremseingriff entsteht, braucht somit nicht mehr durch ein zusätzliches Antriebsmoment des Verbrennungsmotors ausgeglichen zu werden. Zudem ist auch bei bereits das maximal mögliche Moment abgebender Verbrennungskraftmaschine diese Diskrepanz ganz oder teilweise auflösbar. Für den Fahrer sind seltener bzw. gar nicht mehr Verzögerungen erkennbar, weil die elektrisch betreibbare Kraftmaschine insbesondere im unteren Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbereich schneller reagiert und besser regelbar ist.
Die Erfindung stellt des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und wenigstens einer elektrisch antreibbaren Kraftmaschine bereit, das ferner ein Fahrerassistenzsystem aufweist, mittels welchem das Kraftfahrzeug und/oder einzelne Räder automatisch bremsbar und/oder eine Modulation des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Antriebsmoment möglich ist, und das wenigstens eine Steuereinheit zum Steuern der elektrischen Kraftmaschine aufweist. Die Steuereinheit ist hierbei dazu ausgelegt, bei dem automatischen Eingriff durch das Fahrerassistenzsystem ein Drehmoment der elektrisch antreibbaren Kraftmaschine zu verändern.
Hierdurch kann das Kraftfahrzeug in komfortabler Weise durch Fahrerassistenzsysteme automatisch gebremst werden.
In einer ersten Alternative sind ein Fahrerassistenzsystem und eine Steuereinheit dazu ausgelegt, bei einem radindividuellen Bremsen durch das Fahrerassistenzsystem durch die elektrisch antreibbare Kraftmaschine ein Antriebsmoment zu erzeugen. Das Antriebsmoment kann durch die elektrisch betreibbare Kraftmaschine sehr viel schneller und dynamischer erzeugt werden, als durch die Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere dann, wenn die das Antriebsmoment zum Zeitpunkt des durch das Fahrerassistenzsystem vermittelten Bremsens erzeugende Kraftmaschine im niedrigen Drehzahlbereich dreht, ist das vom Fahrerassistenzsystems vermittelte Bremsen für den Fahrer so weniger stark spürbar. Der Fahrkomfort ist damit erhöht.
In einer zweiten, auch gleichzeitig zur ersten Alternative verwirklichbaren Alternative sind ein Fahrerassistenzsystem und eine Steuereinheit dazu ausgelegt, bei einer Antriebsmomentenreduktion durch das Fahrerassistenzsystem durch die elektrisch antreibbare Kraftmaschine ein Bremsmoment zu erzeugen. Die elektrisch betreibbare Kraftmaschine kann durch ihre höhere Dynamik die Modulation des Gesamtantriebsmomentes schneller vornehmen als ein Verbrennungsmotor, so dass ein agileres Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs erreicht ist.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
1 in einer schematischen Darstellung ein elektronisches Steuerungssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb veranschaulicht.
Eine Steuereinheit (10) teilt die von einem Hybridantrieb zu erbringende Leistung zwischen einer elektrisch antreibbaren Kraftmaschine (12) und einer Verbrennungskraftmaschine (14) auf. Die Steuereinheit (10) ist dabei in an sich bekannter Weise als Antriebsstrangsteuersystem ausgebildet. Zusätzlich ist ein Fahrerassistenzsystem (20, 22) vorgesehen. Mittels des Fahrerassistenzsystem (20, 22) sind das Kraftfahrzeug oder dessen Räder über die Ansteuerung von Einzelradbremsen automatisch bremsbar. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrerassistenzsystem auch in die Antriebsmomentenerzeugung eingreifen. Dabei ist das Fahrerassistenzsystem (20, 22) beispielsweise ein Antriebsschlupfregelsystem (20) oder auch ein Fahrzeugstabilisierungssystem (22). Prinzipiell sind auch weitere Ausführungen von Fahrerassistenzsystemen vorstellbar, bei denen ein automatischer Bremsvorgang und/oder ein automatischer Eingriff in die Antriebsmomentenerzeugung erfolgt.
Das Fahrerassistenzsystem (20, 22) erhält Messwerte von verschiedenen Messeinrichtungen (24). Typische Messeinrichtungen (24) sind beispielsweise Raddrehzahlsensoren, Lenkwinkelsensor, Gierratensensor und Beschleunigungssensoren. Je nach seiner Ausführung greift das Fahrerassistenzsystem (20, 22) nach einer Auswertung der durch die Messeinrichtungen (24) erhaltenen Messwerte in die Steuerung des Kraftfahrzeugs ein.
Durch das Fahrerassistenzsystems (20, 22) wird nach dem Feststellen von überhöhtem Antriebsschlupf oder einer Instabilität ein Bremsmoment durch die elektrisch betreibbare Kraftmaschine (12) erzeugt. Hierfür ist eine weitere Steuereinheit (26) im Kraftfahrzeug vorgesehen. Die weitere Steuereinheit (26) fungiert dabei als Hybridkoordinator und ist direkt durch das Fahrerassistenzsystem (20, 22) ansteuerbar. Mittels des Hybridkoordinators (26) wird das Antriebsstrangsteuersystem (10) derart angesteuert, dass es die elektrisch betreibbare Kraftmaschine (12) zur Erzeugung eines Bremsmoments veranlasst.
Dabei wird die elektrisch antreibbare Kraftmaschine (12) beim Erzeugen des Bremsmoments bevorzugt als Generator betrieben. So kann ein Energieverlust vermieden werden, da gleichzeitig mit dem Bremsvorgang der elektrische Energiespeicher der elektrisch betreibbaren Kraftmaschine (12) aufgeladen wird.
Das durch die elektrisch betreibbare Kraftmaschine (12) erzeugte Bremsmoment ist im Vergleich zu einem Antriebsmoment der Verbrennungskraftmaschine (14) mit einer höheren Dynamik modulierbar. Somit sind die dy namischen Anforderungen an den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (14) verringert. Damit wird ein agileres Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs erreicht, zudem können bezüglich der Abgasemission ungünstige Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine verkürzt oder vermieden werden.
Durch das Fahrerassistenzsystem (20, 22) wird gegebenenfalls nach einer Auswertung der Messwerte der Messeinrichtungen (24) oder nach Feststellung überhöhten Antriebsschlupfes in an sich bekannter Weise wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs abgebremst. Parallel dazu wird ein Antriebsmoment der elektrisch betreibbaren Kraftmaschine (12) erzeugt. Zur Erzeugung des Antriebsmoments der elektrisch betreibbaren Kraftmaschine (12) steuert das Fahrerassistenzsystem (20, 22) den Hybridkoordinator (26) an. Der Hybridkoordinator (26) vermittelt dann über das Antriebsstrangsteuersystem (10) die Erzeugung des Antriebsmoments durch die elektrisch antreibbare Kraftmaschine (12). Hierdurch kann der Bremseingriff seitens des Fahrerassistenzsystems (20, 22), welcher mit einem reduzierten Gesamtantriebsmoment einhergeht, durch das von der elektrisch betreibbaren Kraftmaschine (12) aufgebrachte Antriebsmoment sehr gut kompensiert werden.
Für den Fahrer bedeutet dies, dass sich der gewohnte Zusammenhang zwischen einer durch ein Betätigen des Fahrpedals ausgedrückten Leistungsanforderung und der resultierenden Fahrzeugbeschleunigung kaum oder gar nicht ändert. Durch die elektrisch betreibbare Kraftmaschine (12) kann gerade dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine zum Zeitpunkt des Bremsens im sehr kleinen Drehzahlbereich dreht, eine deutliche Erhöhung des zur Verfügung stehenden Antriebsmoments erreicht werden.
Der Hybridkoordinator (26) und das Antriebsstrangsteuersystem (10) können zu einer einzigen Steuereinheit (28) zusammengefasst sein.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines wenigstens eine elektrisch antreibbare Kraftmaschine (12) und eine Verbrennungskraftmaschine (14) aufweisenden Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs, wobei bei einem durch ein vorbestimmtes Fahrerassistenzsystem (20, 22) bewirkten Eingriff ein von der elektrischen Kraftmaschine (12) erzeugtes Drehmoment verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (26, 28) die elektrisch antreibbare Kraftmaschine insbesondere beim radindividuellen Bremsen durch ein Fahrerassistenzsystem (20, 22) derart ansteuert, dass ein Antriebsmoment erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (26, 28) die elektrisch antreibbare Kraftmaschine insbesondere beim antriebsmomentenreduzierenden Eingriff durch ein Fahrerassistenzsystem (20, 22) derart ansteuert, dass ein Bremsmoment erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch antreibbare Kraftmaschine (12) beim Erzeugen des Bremsmoments als Generator betrieben wird.
Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (14), wenigstens einer elektrisch antreibbaren Kraftmaschine (12)-, und mit einem Fahrerassistenzsystem (20, 22), mittels welchem einzelne oder alle Räder gebremst werden können und/oder das Antriebsmoment der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst werden kann und mit wenigstens einer Steuereinheit (26, 28) zum Steuern der elektrischen Kraftmaschine (12), wobei die Steuereinheit (26, 28) dazu ausgelegt ist, bei dem automatischen Eingriff durch das Fahrerassistenzsystem (20, 22) ein Drehmoment der elektrisch antreibbaren Kraftmaschine (12) zu verändern.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (20, 22) ein Fahrzeugstabilisierungssystem (22) und/oder ein Antriebsschlupfregelsystem (20) ist und die Steuereinheit (26, 28) dazu ausgelegt ist, bei einem radindividuellen Bremsen durch das Fahrerassistenzsystem (20, 22) durch die elektrisch antreibbare Kraftmaschine (12) ein Antriebsmoment zu erzeugen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (20, 22) ein Fahrzeugstabilisierungssystem (22) und/oder ein Antriebsschlupfregelsystem (20) ist und die Steuereinheit (26, 28) dazu ausgelegt ist, bei einem antriebsmomentenreduzierenden Eingriff durch das Fahrerassistenzsystem (20, 22) durch die elektrisch antreibbare Kraftmaschine (12) ein Bremsmoment zu erzeugen.