DE102009054872A1 - Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

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Abstract

Antriebsstrang (1) mit einem einen Verbrennungsmotor (3) und eine elektrische Maschine (4) aufweisenden Hybridantrieb (2), mit einem zwischen den Hybridantrieb und einen Abtrieb (6) geschalteten Getriebe (7), mit einem Fahrpedal (10), mit einem Bremspedal (11), wobei eine Steuerungseinrichtung (9) auf Grundlage einer Betätigung des Fahrpedals (10) einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang derart bestimmt, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) kleiner als ein erster Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung einen Betriebsmodus bestimmt, in welchem der Hybridantrieb ein negatives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) größer als der erste Grenzwert jedoch kleiner als ein zweiter Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung einen Betriebsmodus bestimmt, in welchem der Hybridantrieb kein Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, und dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) größer als der zweite Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung einen Betriebsmodus bestimmt, in welchem der Hybridantrieb ein positives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so ein Zugkraftangebot des Antriebsaggregats an einem Abtrieb des Antriebsstrangs bereit. Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, dessen Antriebsaggregat als Hybridantrieb ausgebildet ist und demnach einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits unterschiedliche Betriebsmodi für einen Antriebsstrang, dessen Antriebsaggregat als Hybridantrieb ausgebildet ist, bekannt, so zum Beispiel Rollen, Segeln, Rekuperieren, Hybridfahrt oder rein elektrische Fahrt. Bei einer Hybridfahrt wird sowohl vom Verbrennungsmotor als auch von der elektrischen Maschine des Hybridantriebs am Abtrieb ein Antriebsmoment bereitgestellt, welches in der Summe positiv ist. Bei einer rein elektrischen Fahrt wird ausschließlich von der elektrischen Maschine des Hybridantriebs am Abtrieb ein positives Antriebsmoment bereitgestellt. Bei Segeln und Rollen stellt der Hybridantrieb am Abtrieb kein Antriebsmoment bereit, wobei beim Segeln der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und beim Rollen der Verbrennungsmotor läuft. Beim Rekuperieren stellt der Hybridantrieb am Abtrieb ein negatives Antriebsmoment bereit, welches zum Laden eines elektrischen Energiespeichers genutzt werden kann.
  • Bei aus der Praxis bekannten Antriebssträngen bereitet das für einen Fahrer nachvollziehbare sowie von einem Fahrer beeinflussbare Aktivieren bzw. Auswählen eines der obigen Betriebsmodi Schwierigkeiten.
  • Es besteht daher Bedarf an einem Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb und an einem Verfahren zum Betreiben desselben, mit welchem von einem Fahrer einfach und nachvollziehbar ein geeigneter Betriebsmodus ausgewählt wenden kann. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, einen neuartigen Antriebsstrang und ein Verfahren zum Betreiben desselben schaffen.
  • Dieses Problem wird durch einen Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst der Antriebsstrang eine Steuerungseinrichtung, die auf Grundlage einer Betätigung des Fahrpedals einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang derart bestimmt, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals kleiner als ein erster Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung einen Betriebsmodus bestimmt, in welchem der Hybridantrieb ein negatives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals größer als der erste Grenzwert jedoch kleiner als ein zweiter Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang bestimmt, in welchem der Hybridantrieb kein Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, und dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals größer als der zweite Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung einen Betriebsmodus bestimmt, in welchem der Hybridantrieb ein positives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt.
  • Beim erfindungsgemäßen Antriebsstrang erfolgt die Auswahl eines Betriebsmodus für denselben abhängig von der Betätigung des Fahrpedals bzw. Gaspedals des Antriebsstrangs. Dabei wird der Betätigungsbereich des Fahrpedals erfindungsgemäß in drei Bereiche untergliedert, wobei dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals kleiner als ein erster Grenzwert ist und demnach in einem ersten Bereich liegt, ein solcher Betriebsmodus für den Antriebsstrang gewählt wird, in welchem der Hybridantrieb am Abtrieb ein negatives Antriebsmoment anlegt. Insbesondere wird in diesem ersten Bereich Rekuperieren als Betriebsmodus gewählt.
  • Dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals größer als der erste Grenzwert jedoch kleiner als der zweite Grenzwert ist und demnach in einem zweiten Bereich liegt, wird ein Betriebsmodus für den Antriebsstrang gewählt, in welchem der Hybridantrieb am Abtrieb kein Antriebsmoment bereitstellt. Insbesondere wird in diesem zweiten Bereich Segeln oder Rollen als Betriebsmodus gewählt.
  • Ist hingegen die Betätigung des Fahrpedals größer als der zweite Grenzwert und liegt demnach in einem dritten Bereich, so wird ein Betriebsmodus für den Antriebsstrang gewählt, in welchem der Hybridantrieb am Abtrieb ein positives Antriebsmoment anlegt. Insbesondere wird in diesem dritten Bereich Hybridfahrt oder rein elektrische Fahrt als Betriebsmodus gewählt.
  • Auf diese Art und Weise ist es für einen Fahrer durch die Betätigung des Fahrpedals bzw. Gaspedals einfach und nachvollziehbar möglich, einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang zu bestimmen.
  • Vorzugsweise hält die Steuerungseinrichtung bei unbetätigtem Fahrpedal den Betriebsmodus Rekuperieren eine definierte Zeitspanne auch bei Betätigung des Bremspedals nach. Durch das Nachhalten des Rekuperationsbetriebsmodus können unkomfortable Momentsprünge am Abtrieb vermieden werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Fahrer in dem ersten Bereich für die Betätigung des Fahrpedals das am Abtrieb anliegende, negative Rekuperationsmoment durch die Betätigung des Fahrpedals steuern bzw. beeinflussen. Je größer die Betätigung des Fahrpedals innerhalb des ersten Bereichs und damit unterhalb des ersten Grenzwerts ist, desto kleiner ist das am Abtrieb anliegende, negative Rekuperationsmoment.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs ist in Anspruch 11 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs;
  • 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs; und
  • 3 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Antriebsstrangs 1 mit einem Hybridantrieb 2, wobei der Hybridantrieb 2 gemäß 1 einen Verbrennungsmotor 3 und eine elektrische Maschine 4 umfasst, und wobei zwischen den Verbrennungsmotor 3 und die elektrische Maschine 4 eine Kupplung 5 geschaltet ist. Zwischen den Hybridantrieb 2 und einen Abtrieb 6 ist ein Getriebe 7 geschaltet, wobei zwischen den Hybridantrieb 2 und das Getriebe 7 eine weitere Kupplung 8 geschaltet ist. Eine solche Konfiguration eines Antriebsstrangs wird auch als Parallelhybrid bezeichnet.
  • Die zwischen den Hybridantrieb 2 und das Getriebe 7 geschaltete Kupplung 8 ist eine optionale Baugruppe. Die elektrische Maschine 4 des Hybridantriebs 2 kann auch direkt an das Getriebe 7 gekoppelt sein.
  • Der Antriebsstrang 1 verfügt über eine Steuerungseinrichtung 9, der als Eingangsgrößen die Betätigung eines Fahrpedals 10 bzw. Gaspedals sowie die Betätigung eines Bremspedals 11 bereitgestellt werden. Die Steuerungseinrichtung 9 tauscht gemäß 1 mit dem Hybridantrieb 2 und dem Getriebe 7 Steuerungsdaten aus.
  • Beim erfindungsgemäßen Antriebsstrang 1 bestimmt die Steuerungseinrichtung 9 auf Grundlage der Betätigung des Farbpedals 10 einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang.
  • Dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals 10 kleiner als ein erster, unterer Grenzwert ist, bestimmt die Steuerungseinrichtung 9 einen Betriebsmodus, in welchem der Hybridantrieb 2 ein negatives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt. In diesem Fall wird als Betriebsmodus für den Antriebsstrang 1 insbesondere Rekuperieren bestimmt.
  • Dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals 10 größer als der erste, untere Grenzwert jedoch kleiner als ein zweiter, oberer Grenzwert ist, bestimmt die Steuerungseinrichtung 9 einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang 1, in welchem der Hybridantrieb 2 am Abtrieb 6 kein Antriebsmoment anlegt und sich demnach neutral zum Abtrieb 6 verhält. In diesem Fall wird als Betriebsmodus für den Antriebsstrang 1 Segeln oder Rollen bestimmt, wobei beim Segeln der Verbrennungsmotor 3 des Hybridantriebs 2 ausgeschaltet ist, wohingegen beim Rollen der Verbrennungsmotor 3 des Hybridantriebs 2 läuft.
  • Dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals 10 größer als der zweite, obere Grenzwert ist, bestimmt die Steuerungseinrichtung 9 einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang 1, in welchem der Hybridantrieb 2 am Abtrieb 6 ein positives Antriebsmoment anlegt.
  • In diesem Fall bestimmt die Steuerungseinrichtung 9 als Betriebsmodus für den Antriebsstrang 1 entweder eine Hybridfahrt oder eine rein elektrische Fahrt, wobei bei der rein elektrischen Fahrt ausschließlich die elektrische Maschine 4 des Hybridantriebs 2 am Abtrieb 6 ein positives Antriebsmoment bereitstellt, und wobei bei der Hybridfahrt die elektrische Maschine 4 und der Verbrennungsmotor 3 in Summe am Abtrieb 6 ein positives Antriebsmoment anlegen.
  • Diese Vorgehensweise zur Bestimmung des Betriebsmodus für den Antriebsstrang 1 ergibt sich auch aus 2, wobei in 2 über einen Betätigungsweg s des Fahrpedals 10 das Antriebsmoment M aufgetragen ist, welches abhängig vom bestimmten Betriebsmodus am Abtrieb 6 vom Hybridantrieb 2 angelegt wird.
  • In einem ersten Bereich B1 der Fahrpedalbetätigung, der dann erfüllt ist, wenn die Betätigung des Fahrpedals 10 kleiner als der erste, untere Grenzwert G1 ist, wird vom Hybridantrieb 2 am Abtrieb 6 ein negatives Antriebsmoment M bereitgestellt, wobei ein negatives Antriebsmoment M in 2 mit ”–” gekennzeichnet ist. Je größer die Betätigung des Fahrpedals 10 innerhalb des ersten Bereichs B1 der Fahrpedalbetätigung und damit unterhalb des ersten, unteren Grenzwerts G1 ist, desto kleiner ist das am Abtrieb anliegende, negative Antriebsmoment M bzw. Rekuperationsmoment, wobei gemäß 1 im ersten Bereich B1 der Fahrpedalbetätigung vorzugsweise eine nicht lineare Abhängigkeit zwischen der Fahrpedalbetätigung und dem am Abtrieb anliegenden, negativen Antriebsmoment M besteht.
  • Dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals 10 größer als der erste, untere Grenzwert G1 und kleiner als der zweite, obere Grenzwert G2 ist, wenn also die Betätigung des Fahrpedals 10 in dem zweiten Bereich B2 liegt, wird vom Hybridantrieb 2 kein Antriebsmoment M am Abtrieb 6 bereitgestellt.
  • Dann hingegen, wenn die Betätigung des Fahrpedals 10 größer als der zweite, obere Grenzwert G2 ist, wird vom Hybridantrieb 2 am Abtrieb 6 ein positives Antriebsmoment M bereitgestellt, welches in 2 mit ”+” gekennzeichnet ist. Mit zunehmender Fahrpedalbetätigung nimmt im dritten Bereich B3 das am Abtrieb 6 bereitgestellte Antriebsmoment M zu, wobei gemäß 1 im dritten Bereich B3 der Fahrpedalbetätigung vorzugsweise eine lineare Abhängigkeit zwischen der Fahrpedalbetätigung und dem am Abtrieb anliegenden, positiven Antriebsmoment M besteht.
  • Die Bereiche B1 und B2 entsprechen zusammen einem sogenannten Leeweg L des Fahrpedals 10.
  • Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang 1 ein Fahrpedal 10 mit einem Druckpunkt 12 und zwei unterschiedlichen Federraten 13 und 14, wobei gemäß 3, bei welcher über dem Betätigungsweg s des Fahrpedals 10 die benötigte Betätigungskraft F desselben aufgetragen ist, der Druckpunkt 12 sowie die beiden Federraten 13 und 14 schematisiert gezeigt sind. Unterhalb des Druckpunkts 12 liegt eine relative kleine Federrate 13 vor, sodass das Fahrpedal 10 des Antriebsstrangs durch Aufbringen einer relativ kleinen Kraft F verlagert werden kann. Oberhalb des Druckpunkts 12 liegt hingegen eine relativ große Federrate 14 vor, sodass zum Verlagern des Fahrpedals 10 des Antriebsstrangs eine relativ große Kraft F benötigt wird.
  • Der Druckpunkt 12 wird dabei vorzugsweise in den Bereich des zweiten, oberen Grenzwerts G2 gelegt, und zwar derart, dass der Druckpunkt 12 vorzugsweise exakt auf dem zweiten Grenzwert G2 liegt. Erst mit Überwinden des Druckpunkts 12 wird dann ein Betriebsmodus für den Antriebsstrang 1 gewählt, in welchem der Hybridantrieb 2 am Abtrieb 6 ein positives Antriebsmoment bereitstellt.
  • Vorzugsweise wird dann, wenn ein unbetätigtes Fahrpedal 10 vorliegt bzw. ein Übergang von einem betätigten zu einem unbetätigten Fahrpedal 10 vorliegt, für eine definierte Zeitspanne der Betriebsmodus Rekuperieren nachgehalten bzw. aufrechterhalten, und zwar auch dann, wenn eine Betätigung des Bremspedals 11 vorliegt. Hierdurch können als unkomfortabel empfundene Momentsprünge am Abtrieb 6 vermieden werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Hybridantrieb
    3
    Verbrennungsmotor
    4
    elektrische Maschine
    5
    Kupplung
    6
    Abtrieb
    7
    Getriebe
    8
    Kupplung
    9
    Steuerungseinrichtung
    10
    Fahrpedal/Gaspedal
    11
    Bremspedal
    12
    Druckpunkt
    13
    Federrate
    14
    Federrate

Claims (12)

  1. Antriebsstrang mit einem einen Verbrennungsmotor (3) und eine elektrische Maschine (4) aufweisenden Hybridantrieb (2), mit einem zwischen den Hybridantrieb (2) und einen Abtrieb (6) geschalteten Getriebe (7), mit einem Fahrpedal (10), mit einem Bremspedal (11), dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (9) auf Grundlage einer Betätigung des Fahrpedals (10) einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang derart bestimmt, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) kleiner als ein erster Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung (9) einen Betriebsmodus bestimmt, in welchem der Hybridantrieb ein negatives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) größer als der erste Grenzwert jedoch kleiner als ein zweiter Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung (9) einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang bestimmt, in welchem der Hybridantrieb kein Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, und dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) größer als der zweite Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung (9) einen Betriebsmodus bestimmt, in welchem der Hybridantrieb ein positives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) kleiner als der erste Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung (9) als Betriebsmodus für den Antriebsstrang Rekuperieren bestimmt.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) größer als der erste Grenzwert jedoch kleiner als der zweite Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung (9) als Betriebsmodus für den Antriebsstrang Segeln oder Rollen bestimmt.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals (10) größer als der zweite Grenzwert ist, die Steuerungseinrichtung (9) als Betriebsmodus für den Antriebsstrang einen Fahrbetrieb über die elektrische Maschine (3) und/oder den Verbrennungsmotor (4) des Hybridantriebs (2) bestimmt.
  5. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (9) bei unbetätigtem Fahrpedal (10) und/oder bei einem Übergang von einem betätigten zu einem unbetätigten Fahrpedal (10) den Betriebsmodus Rekuperieren eine definierte Zeitspanne auch bei Betätigung des Bremspedals (11) nachhält.
  6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrpedal (10) des Antriebsstrangs einen Druckpunkt (12) aufweist.
  7. Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckpunkt (12) des Fahrpedals (10) im Bereich des zweiten Grenzwerts, insbesondere auf dem zweiten Grenzwert, für die Betätigung des Fahrpedals (10) liegt.
  8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrpedal (10) des Antriebsstrangs zwei Federraten (13, 14) aufweist.
  9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrpedal (10) unterhalb eines Druckpunkts (12) eine kleinere Federrate aufweist als oberhalb des Druckpunkts (12), sodass unterhalb des Druckpunkts (12) eine geringe Kraft zur Verlagerung des Fahrpedals (10) erforderlich ist als oberhalb des Druckpunkts (10).
  10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass je großer die Betätigung des Fahrpedals (10) unterhalb des ersten Grenzwerts ist, desto kleiner ist ein am Abtrieb anliegendes, negatives Antriebsmoment bzw. Rekuperationsmoment.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem Hybridantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage einer Betätigung eines Fahrpedals einen Betriebsmodus für den Antriebsstrang derart bestimmt wird, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals kleiner als ein erster Grenzwert ist, ein Betriebsmodus bestimmt wird, in welchem der Hybridantrieb ein negatives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals größer als der erste Grenzwert jedoch kleiner als ein zweiter Grenzwert ist, ein Betriebsmodus bestimmt wird, in welchem der Hybridantrieb kein Antriebsmoment am Abtrieb anlegt, und dass dann, wenn die Betätigung des Fahrpedals größer als der zweite Grenzwert ist, ein Betriebsmodus bestimmt wird, in welchem der Hybridantrieb ein positives Antriebsmoment am Abtrieb anlegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Merkmale nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10.
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