DE102009055335A1 - Method and device for pre-heating a stand-still hybrid vehicle - Google Patents

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Frank 70469 Steuernagel
Alexander 71636 Maass
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorab-Heizung eines sich im Stillstand befindenden Hybridfahrzeuges, welches einen Verbrennungsmotor (3) und eine Elektromaschine (1) zu dessen Antrieb aufweist. Um eine Vorab-Heizung ohne zusätzliche Mittel zu realisieren, werden der Verbrennungsmotor (3) und/oder die Elektromaschine (1) als Vorab-Heizung verwendet, mittels welcher ein Innenraum (25) des Hybridfahrzeuges (17) und/oder den Verbrennungsmotor (3) und/oder eine Hochvoltbatterie (11) aufgeheizt wird.The invention relates to a method for preheating a hybrid vehicle which is at a standstill and which has an internal combustion engine (3) and an electric machine (1) for driving it. In order to implement pre-heating without additional means, the internal combustion engine (3) and / or the electric machine (1) are used as pre-heating, by means of which an interior (25) of the hybrid vehicle (17) and / or the internal combustion engine (3 ) and / or a high-voltage battery (11) is heated.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorab-Heizung eines sich im Stillstand befindenden Hybridfahrzeuges, welches einen Verbrennungsmotor und eine Elektromaschine zu dessen Antrieb aufweist sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the pre-heating of a stand-still hybrid vehicle, which has an internal combustion engine and an electric machine for driving it and a device for carrying out the method.

In Kraftfahrzeuge werden Standheizungen eingebaut, um vor Fahrtantritt den Innenraum des Fahrzeuges aufheizen zu können. Zur Erzeugung von Wärme fördert eine Dosierpumpe Kraftstoff aus dem Fahrzeugtank zum Heizgerät. Das kraftstoffbetrieben Heizgerät, bei welchem eine Glühkerze erhitzt wird, die ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet, ist in einem Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeuges angeordnet. Das Kühlwasser wird durch das Heizgerät erhitzt und fließt zum Wärmetauscher einer Fahrzeugheizung. Von dort wird die Wärme über ein Gebläse direkt an den Fahrzeuginnenraum abgegeben.In motor vehicles parking heaters are installed to heat the interior of the vehicle before driving. To generate heat, a metering pump delivers fuel from the vehicle tank to the heater. The fuel-operated heater, in which a glow plug is heated, which ignites a fuel-air mixture is disposed in a cooling water circuit of the motor vehicle. The cooling water is heated by the heater and flows to the heat exchanger of a vehicle heater. From there, the heat is released via a blower directly to the vehicle interior.

Die Ausstattung eines Kraftfahrzeuges mit einer solchen Standheizung ist nicht nur sehr kostenaufwendig, sondern auch konstruktiv sehr umfangreich, da die Standheizung mit vielen Einzelbauteilen des Kraftfahrzeuges verbunden werden muss.The equipment of a motor vehicle with such a heater is not only very expensive, but also structurally very extensive, since the heater must be connected to many individual components of the vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorab-Heizung eines sich im Stillstand befindenden Hybridfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass zur Realisierung der Vorab-Heizung keine zusätzlichen Mittel benötigt werden, sondern lediglich im Hybridfahrzeug als solche vorhandene Bauteile als Vorab-Heizung verwendet werden. Dadurch, dass der Verbrennungsmotor und/oder die Elektromaschine als Vorab-Heizung verwendet werden, mittels welchen der Innenraum des Hybridfahrzeuges aufgeheizt wird, wird eine zusätzliche Betriebsart für das Hybridfahrzeug realisiert. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass ein Verbrennungsmotor neben mechanischer Energie in Form von einer Drehbewegung immer auch auf Grund der im Verbrennungsmotor ablaufenden Explosionen des Kraftstoff-Luftgemisches Wärme erzeugt, welche im vorliegenden Fall für eine Vorab-Heizung des Hybridfahrzeug genutzt wird. Ebenso erzeugt der Stromfluss durch die Elektromaschine Wärme, die für die Vorab-Heizung genutzt wird. Die Wärme gelangt üblicherweise über den Kühlkreislauf, den Lüfter und die Luftkanäle in den Fahrzeuginnenraum.The method according to the invention for the pre-heating of a hybrid vehicle standing at standstill with the features of claim 1 has the advantage that no additional means are needed to realize the pre-heater, but only uses components present as such in the hybrid vehicle as a pre-heater become. Characterized in that the internal combustion engine and / or the electric machine used as a pre-heater, by means of which the interior of the hybrid vehicle is heated, an additional mode of operation for the hybrid vehicle is realized. In this case, the effect is exploited that generates an internal combustion engine in addition to mechanical energy in the form of a rotational movement always due to the expiring in the engine explosions of the fuel-air mixture heat, which is used in the present case for a pre-heating of the hybrid vehicle. Likewise, the current flow through the electric machine generates heat that is used for the pre-heating. The heat usually passes through the cooling circuit, the fan and the air ducts in the vehicle interior.

Vorteilhafterweise erzeugt der Verbrennungsmotor selbständig ein Drehmoment und die Elektromaschine wird als Generator betrieben, wobei die Elektromaschine eine von dem Verbrennungsmotor durch das Drehmoment erzeugte mechanische Energie in eine elektrische Energie umwandelt, die zur Aufladung einer Batterie genutzt wird. Dabei werden gleichzeitig zwei Aufgaben erfüllt, da neben der Innenraumheizung auch noch eine Batterie mit der von der Elektromaschine erzeugten elektrischen Energie geladen wird und durch die beim Laden entstehende Wärme auf eine günstige Temperatur aufgeheizt werden kann. Die Wahl des Betriebspunktes (Verbrennungsmoment, Drehzahl, Stromfluss in die Batterie) kann dabei so gewählt werden, dass die Emissionen optimal sind und die Stromaufnahmefähigkeit der Batterie eingehalten wird. Vorteilhafterweise kann nach Einstieg des Fahrers die Autofahrt rein elektrisch beginnen, da die Batterie geladen ist und eine günstige Temperatur aufweist.Advantageously, the internal combustion engine independently generates a torque and the electric machine is operated as a generator, wherein the electric machine converts a mechanical energy generated by the internal combustion engine by the torque into an electrical energy that is used to charge a battery. At the same time two tasks are met, since in addition to the interior heating also a battery is charged with the electrical energy generated by the electric machine and can be heated by the heat generated during charging to a favorable temperature. The choice of the operating point (combustion torque, speed, current flow into the battery) can be chosen so that the emissions are optimal and the power consumption of the battery is maintained. Advantageously, after the driver has boarded, the car journey can begin purely electrically, since the battery is charged and has a favorable temperature.

In einer Weiterbildung arbeitet die Elektromaschine in einer Wärme erzeugenden Betriebsart, z. B. einem aktiven Kurzschluss. Die dabei in der Elektromaschine und in dem, die Elektromaschine ansteuernden Pulswechselrichter erzeugte Wärme wird dem Kühlkreislauf zugeführt, welcher den Fahrzeuginnenraum aufheizt. Dabei wird darauf verzichtet, Energie aus der die Elektromaschine normalerweise mit Strom versorgenden Hochvoltbatterie zu entnehmen oder in die Hochvoltbatterie einzuspeisen. Eine solche Vorgehensweise ist besonders dann angebracht, wenn die Hochvoltbatterie sehr kalt ist und/oder geschont werden soll.In a further development, the electric machine operates in a heat generating mode, eg. B. an active short circuit. The heat generated in the electric machine and in that, the electric machine driving pulse inverter is fed to the cooling circuit, which heats the vehicle interior. It is refrained from taking energy from the electric machine normally supplied with power high-voltage battery or feed into the high-voltage battery. Such a procedure is particularly appropriate when the high-voltage battery is very cold and / or should be spared.

In einer Variante erzeugt der Verbrennungsmotor selbständig ein Drehmoment und die Elektromaschine wird als Generator mit einem geeigneten bewusst eingestellten schlechten Wirkungsgrad betrieben, derart, dass ein Teil der mechanischen Leistung des Verbrennungsmotors von der Elektromaschine in elektrische Leistung zum Laden der Hochvoltbatterie umgewandelt wird und ein anderer Teil der mechanischen Leistung zum Aufwärmen der Elektromaschine führt. Damit kann ein emissionsoptimaler Betriebspunkt des Verbrennungsmotors beliebig gewählt werden und gleichzeitig ein maximaler günstiger Ladestrom der Batterie eingehalten werden.In one variant, the internal combustion engine automatically generates a torque and the electric machine is operated as a generator with a suitable deliberately set poor efficiency, such that a part of the mechanical power of the internal combustion engine is converted by the electric machine into electrical power for charging the high-voltage battery and another part the mechanical power to warm up the electric machine leads. Thus, an emission-optimal operating point of the engine can be chosen arbitrarily and at the same time a maximum favorable charging current of the battery can be maintained.

In einer anderen Variante wandelt die Elektromaschine das Drehmoment des Verbrennungsmotors in elektrische Energie um, welche einem elektrischen Heizelement zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraumes zugeführt wird. In dieser Betriebsart kann der Fahrzeuginnenraum mit beliebig angeordneten Heizelementen beheizt werden. Auch in dieser Betriebsart wird kein Strom aus der Hochvoltbatterie entnommen oder in diese eingespeist. Ein Anschluss der elektrischen Heizelemente an eine Niedervoltbatterie kann dabei entfallen. Durch die einfach ansteuerbare bzw. regelbare Elektromaschine wird eine gewünschte Wärmeabgabe durch den Verbrennungsmotor effektiv eingestellt. Der Verbrennungsmotor kann hierbei gezielt in einen Betriebspunkt (Drehzahl und Drehmoment) betrieben werden, der bezüglich Abgas oder Effizienz optimal ist.In another variant, the electric machine converts the torque of the internal combustion engine into electrical energy, which is supplied to an electrical heating element for heating the vehicle interior. In this mode, the vehicle interior can be heated with any desired heating elements. Also in this mode, no power is removed from the high-voltage battery or fed into this. A connection of the electrical heating elements to a low-voltage battery can be omitted. The easily controllable or controllable electric machine effectively sets a desired heat output by the internal combustion engine. Of the Internal combustion engine can be selectively operated in an operating point (speed and torque), which is optimal in terms of exhaust gas or efficiency.

In einer Ausgestaltung erzeugt der Verbrennungsmotor ein Drehmoment, wobei der Verbrennungsmotor in einer Wärme erzeugenden Betriebart betrieben wird und die von dem Verbrennungsmotor erzeugte Wärme an einen Kühlkreislauf abgegeben wird, wodurch der Fahrzeuginnenraum beheizt wird. Unter der Wärme erzeugenden Betriebsart wird ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors verstanden, in welchem dieser einen an sich schlechten Wirkungsgrad hinsichtlich der von ihm erzeugten mechanischen Energie in Form der Drehbewegung aufweist. Der Verbrennungsmotor erzeugt dann sehr schnell Wärme, die an das Kühlwasser übertragen wird und den Fahrzeuginnenraum beheizt.In one embodiment, the internal combustion engine generates a torque, wherein the internal combustion engine is operated in a heat-generating mode and the heat generated by the internal combustion engine is delivered to a cooling circuit, whereby the vehicle interior is heated. The heat-generating operating mode is understood to mean an operating state of the internal combustion engine in which it has a per se poor efficiency with regard to the mechanical energy generated by it in the form of the rotational movement. The internal combustion engine then very quickly generates heat, which is transmitted to the cooling water and heats the vehicle interior.

Vorteilhafterweise wird der Wärme erzeugende Betriebszustand durch eine Verschiebung des Zündzeitpunktes des Verbrennungsmotors zu einem späteren Zündwinkel eingestellt. Damit trägt die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Verbrennungsmotor optimal zu einer verbesserten Wärmeerzeugung bei. Da sich zu diesem Zeitpunkt der Kolben im Zylinder des Verbrennungsmotors schon wieder von dem oberen Totpunkt entfernt hat und sich in Richtung des Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bewegt, wird nur bedingt mechanische Energie auf den Kolben und somit auf die Kurbelwelle übertragen. Die restliche, bei der Explosion des Kraftstoff-Luft-Gemisches freigesetzte Energie wird in Wärme umgesetzt und kann für den Heizungskreislauf genutzt werden.Advantageously, the heat-generating operating state is set by a shift of the ignition timing of the internal combustion engine to a later ignition angle. Thus, the combustion of the fuel-air mixture in the combustion engine contributes optimally to improved heat generation. Since, at this time, the piston in the cylinder of the internal combustion engine has already moved away from the top dead center and moves in the direction of the crankshaft of the internal combustion engine, only limited mechanical energy is transmitted to the piston and thus to the crankshaft. The remaining energy released in the explosion of the fuel-air mixture is converted into heat and can be used for the heating circuit.

In einer Ausgestaltung treibt die Elektromaschine den Verbrennungsmotor in seiner Drehbewegung an. Dadurch wird sichergestellt, dass der Verbrennungsmotor sich auch tatsächlich bewegt, wenn der Verbrennungsmotor bei einer Wärme erzeugenden Betriebsart seine Drehbewegung nicht selbständig ausführen kann.In one embodiment, the electric machine drives the internal combustion engine in its rotary motion. This ensures that the internal combustion engine actually moves when the internal combustion engine can not independently perform its rotational movement in a heat-generating operating mode.

In einer Variante läuft der Verbrennungsmotor in der Wärme erzeugenden Betriebsart mit einer geringen Drehzahl. Damit wird sichergestellt, dass die Wärmeenergie nicht in den Abgastrakt gelangt und über das Abgas verloren geht, sondern ein Großteil der Wärmeenergie in das Kühlwasser gelangt. Die dafür optimalen Bewegungen des Verbrennungsmotors werden dabei von der Elektromaschine eingestellt.In one variant, the internal combustion engine runs in the heat-generating operating mode at a low speed. This ensures that the heat energy does not get into the exhaust gas tract and is lost through the exhaust gas, but a large part of the heat energy gets into the cooling water. The optimal movements of the internal combustion engine are set by the electric machine.

In einer weiteren Variante steht der Verbrennungsmotor und die Heizung erfolgt ausschließlich durch die Elektromaschine, indem der Umrichter (Pulswechselrichter) die Elektromaschine geeignet so ansteuert, dass in den elektrischen Leitungen der Elektromaschine Strom fließt und die Elektromaschine sich dadurch erwärmt. Vorteilhafterweise steht die Elektromaschine dabei ebenfalls still, was ein nahezu geräuschloses Heizen ermöglicht. Diese Betriebsart kann auch zum Aufwärmen des Verbrennungsmotors genutzt werden, wenn Elektromaschine und Verbrennungsmotor an den gleichen Kühlkreislauf angeschlossen sind.In a further variant, the internal combustion engine and the heating takes place exclusively by the electric machine, in that the converter (pulse inverter) controls the electric machine so that current flows in the electrical lines of the electric machine and the electric machine thereby heats up. Advantageously, the electric machine is also stationary, which allows a nearly noiseless heating. This operating mode can also be used for warming up the internal combustion engine if the electric machine and the internal combustion engine are connected to the same cooling circuit.

Vorteilhafterweise werden die beschriebenen Betriebsarten bedarfsgerecht ausgewählt und/oder kombiniert. Beispielweise arbeitet in einem ersten Zeitraum der Verbrennungsmotor mit einem emissionsoptimalen Betriebspunkt und der Elektromotor erzeugt Strom zum Laden der Hochvoltbatterie und für ein elektrisches Heizelement. Sobald die Hochvoltbatterie eine bestimmte Ladung aufgenommen hat, wird in einem zweiten Zeitraum kein Strom in die Hochvoltbatterie eingespeist, sondern beispielsweise die Elektromaschine in einer Wärme erzeugenden Betriebsart betrieben.Advantageously, the modes of operation described are selected as needed and / or combined. For example, in a first time period, the engine operates at an emissions-optimal operating point and the electric motor generates power for charging the high-voltage battery and for an electrical heating element. Once the high-voltage battery has picked up a certain charge, no power is fed into the high-voltage battery in a second period, but operated, for example, the electric machine in a heat-generating mode.

Ferner wird die durch den Verbrennungsmotor und/oder die Elektromaschine gebildete Vorab-Heizung eingeschaltet, wenn der Fahrzeuginnenraum eine vorgegebene erste Temperatur unterschritten hat und/oder die Vorab-Heizung wird ausgeschaltet, wenn der Fahrzeuginnenraum eine vorgegebene zweite Temperatur überschritten hat. Somit lässt sich der Heizbetrieb ohne Eingreifen des Fahrzeugnutzers automatisch starten sowie auch automatisch beenden.Further, the pre-heater formed by the internal combustion engine and / or the electric machine is turned on when the vehicle interior has fallen below a predetermined first temperature and / or the pre-heater is turned off when the vehicle interior has exceeded a predetermined second temperature. Thus, the heating operation can be started automatically without intervention of the vehicle user and also terminate automatically.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorab-Heizung eines sich im Stillstand befindenden Hybridfahrzeuges, welches einen Verbrennungsmotor und eine Elektromaschine zu dessen Antrieb aufweist. Um eine Vorab-Heizung ohne zusätzliche Bauelemente zu realisieren, sind Mittel vorhanden, welche den Verbrennungsmotor und/oder die Elektromaschine als Vorab-Heizung betreiben, mittels welcher ein Innenraum des Hybridfahrzeuges aufgeheizt wird. Durch diese Gestaltung lassen sich viele verschiedene Betriebsarten einstellen, welche je nach Temperatur des Verbrennungsmotors bzw. der Elektromaschine und des Fahrzeuginnenraumes, des Katalysators, des Pulswechselrichters und der Hochvoltbatterie auswählbar sind.A development of the invention relates to a device for pre-heating of a hybrid vehicle located at a standstill, which has an internal combustion engine and an electric machine for its drive. In order to realize a pre-heater without additional components, means are provided which operate the internal combustion engine and / or the electric machine as a pre-heater, by means of which an interior of the hybrid vehicle is heated. By this design, many different operating modes can be set, which can be selected depending on the temperature of the internal combustion engine or the electric motor and the vehicle interior, the catalyst, the pulse inverter and the high-voltage battery.

Vorteilhafterweise ist eine Ablaufsteuerung der Vorab-Heizung in einem Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors und/oder einem Elektromaschinensteuergerät integriert, um den Verbrennungsmotor und/oder die Elektromaschine zu aktivieren, wobei die Steuergeräte untereinander kommunizieren. Dabei wird insbesondere die Tatsache ausgenutzt, dass der Verbrennungsmotor jederzeit aus der Motorsteuerung heraus gestartet werden kann, wobei kein Zündschlüssel betätigt werden muss. Da auch kein Anlasser notwendig ist, erfolgt der Start sehr geräuscharm.Advantageously, a sequence control of the pre-heater is integrated in an engine control unit of the internal combustion engine and / or an electric machine control unit in order to activate the internal combustion engine and / or the electric machine, wherein the control units communicate with one another. In particular, the fact is exploited that the engine can be started at any time from the engine control, with no key must be pressed. Since no starter is necessary, the start is very quiet.

In einer Ausgestaltung ist die Ablaufsteuerung der Vorab-Heizung mit einem die Temperatur im Fahrzeuginnenraum messenden Temperatursensor verbunden. Somit kann die Standheizung auf die vom Fahrzeugnutzer gewünschte Temperatur im Fahrzeuginnenraum eingestellt werden. In one embodiment, the sequence control of the pre-heater is connected to a temperature sensor measuring the temperature in the vehicle interior. Thus, the heater can be set to the desired temperature in the vehicle interior by the vehicle user.

In einer Weiterbildung ist die Ablaufsteuerung der Vorab-Heizung drahtlos mit einem Handsteuergerät verbunden, mittels welchem die Vorab-Heizung eingeschaltet wird. Die drahtlose Verbindung zwischen der Ablaufsteuerung der Vorab-Heizung und dem Handsteuergerät, welche vorzugsweise als Funkverbindung ausgestaltet ist, erlaubt dem Fahrzeugnutzer eine komfortable Einstellung der Standheizung vor Fahrtantritt ohne dass er sich dem Fahrzeug nähern muss, beispielsweise aus seiner Wohnung heraus.In a development, the sequence control of the pre-heating is wirelessly connected to a manual control unit, by means of which the pre-heating is turned on. The wireless connection between the sequence control of the pre-heater and the manual control unit, which is preferably configured as a radio connection, allows the vehicle user a comfortable adjustment of the heater before departure without having to approach the vehicle, for example, from his apartment.

Alternativ verfügt die Ablaufsteuerung der Vorab-Heizung über eine Einschaltzeitprogrammierung, mittels welcher der Fahrzeugnutzer die Vorab-Heizung schon beim Verlassen des Hybridfahrzeuges einstellen kann oder in Abhängigkeit von ausgewählten Tagen bestimmte Heizzeiten programmieren kann.Alternatively, the sequence control of the pre-heating has an on-time programming, by means of which the vehicle user can already set the pre-heater when leaving the hybrid vehicle or can program certain heating times depending on selected days.

In einer Weiterbildung sind der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, wobei die Elektromaschine mit einer Hochvoltbatterie verbunden ist. Eine solche, als Parallelhybrid bezeichnete Anordnung ermöglicht im Zusammenspiel mit einem an sich im Hybridfahrzeug vorhandenen Kühlkreislauf, dass der Fahrzeuginnenraum möglichst effizient aufgeheizt werden kann.In a further development of the internal combustion engine and the electric machine are arranged on a common axis, wherein the electric machine is connected to a high-voltage battery. Such, referred to as a parallel hybrid arrangement allows in conjunction with an existing in the hybrid vehicle cooling circuit that the vehicle interior can be heated as efficiently as possible.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1: Prinzipdarstellung eines Parallelhybridantriebes eines Kraftfahrzeuges 1 : Schematic representation of a parallel hybrid drive of a motor vehicle

2: Parallelhybrid als Standheizung in einem Kraftfahrzeug Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 2 : Parallel hybrid as auxiliary heater in a motor vehicle The same features are identified by the same reference numerals.

1 zeigt einen als Parallelhybrid ausgebildeten Hybridantrieb. In dieser Ausbildung ist eine Elektromaschine 1 auf der Antriebswelle 2 eines Verbrennungsmotors 3 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 3 ist über eine Trennkupplung 4 mit der Elektromaschine 1 verbunden. Die Elektromaschine 1 führt über eine Anfahrkupplung 5 auf einen Drehmomentwandler 6, welcher mit einem Getriebe 7 verbunden ist. Das Getriebe 7 ist an eine Achse 8 geführt, an welcher die Räder 9, 10 angeordnet sind, die von dem beschriebenen Antriebsstrang angetrieben werden. 1 shows a parallel hybrid hybrid drive. In this training is an electric machine 1 on the drive shaft 2 an internal combustion engine 3 arranged. The internal combustion engine 3 is via a separating clutch 4 with the electric machine 1 connected. The electric machine 1 leads via a starting clutch 5 on a torque converter 6 , which with a gearbox 7 connected is. The gear 7 is on an axis 8th led, on which the wheels 9 . 10 are arranged, which are driven by the described drive train.

Die Elektromaschine 1 wird von einer Hochvoltbatterie 11 mit Energie versorgt, welche über einen Umrichter 12 mit der Elektromaschine 1 verbunden ist. Gesteuert werden die Elektromaschine 1 von einem Elektromaschinensteuergerät 13 und der Verbrennungsmotor 3 von einem Motorsteuergerät 14. Das Motorsteuergerät 14 umfasst einen Speicher 15, in welchen Betriebsparameter für verschiedene temperaturabhängige Betriebsstrategien ablegt sind. Das Elektromaschinensteuergerät 13 und das Motorsteuergerät 14 kommunizieren untereinander und mit anderen, nicht weiter dargestellten Steuergeräten über ein Kommunikationsnetzwerk 16, beispielsweise einen CAN-Bus.The electric machine 1 is from a high-voltage battery 11 powered by an inverter 12 with the electric machine 1 connected is. The electric machine is controlled 1 from an electric machine control unit 13 and the internal combustion engine 3 from an engine control unit 14 , The engine control unit 14 includes a memory 15 in which operating parameters are stored for different temperature-dependent operating strategies. The electric machine control unit 13 and the engine control unit 14 communicate with each other and with other, not shown controllers via a communication network 16 , for example a CAN bus.

Es gibt verschiedene Betriebsarten, in welchen ein Parallelhybrid betrieben werden kann. In einer ersten Betriebsart, in welcher die Trennkupplung 4 geöffnet ist und der Verbrennungsmotor 3 vom Antriebsstrang getrennt und automatisch gestoppt ist, wird das Hybridfahrzeug rein elektrisch durch die motorisch betriebene Elektromaschine 1 und die in der Hochvoltbatterie 11 gespeicherte Energie angetrieben. In einer zweiten Betriebsart ist die Trennkupplung 4 geschlossen und die Elektromaschine 1 und der Verbrennungsmotor 3 erzeugen ein gemeinsames Antriebsmoment.There are different operating modes in which a parallel hybrid can be operated. In a first mode, in which the separating clutch 4 is open and the internal combustion engine 3 disconnected from the drive train and automatically stopped, the hybrid vehicle is purely electric by the motor-driven electric machine 1 and in the high-voltage battery 11 stored energy powered. In a second mode, the disconnect clutch 4 closed and the electric machine 1 and the internal combustion engine 3 generate a common drive torque.

Erfindungsgemäß wird durch die Elektromaschine 1 und/oder den Verbrennungsmotor 3 zusätzlich eine Vorab-Heizungsbetriebsart eingestellt. Dazu befindet sich die Anfahrkupplung 5 in einem geöffneten Zustand und das Hybridfahrzeug steht. Das Zusammenwirken des Verbrennungsmotors 3 und der Elektromaschine 1 mit anderen Bauteilen eines Hybridfahrzeuges 17 in diesem Vorab-Heizungsbetriebsmode soll anhand von 2 erläutert werden. Die Elektromaschine 1 und der Verbrennungsmotor 3 stehen in einer thermischen Wirkverbindung mit einem im Kraftfahrzeug vorhandenen Kühlkreislauf 18, der mit einem Wärmetauscher 19 verbunden ist. Der Wärmetauscher 19 steht in Verbindung mit einem Gebläse 20, welches erwärmte Luft über Luftkanäle 21, 22 an mehrere Luftdüsen 23, 24 leitet, aus welchen die Luft in den Fahrgastraum 25 austritt und diesen erwärmt.According to the invention by the electric machine 1 and / or the internal combustion engine 3 additionally set a pre-heating mode. For this purpose is the starting clutch 5 in an open state and the hybrid vehicle is stationary. The interaction of the internal combustion engine 3 and the electric machine 1 with other components of a hybrid vehicle 17 in this pre-heating operation mode is based on 2 be explained. The electric machine 1 and the internal combustion engine 3 are in thermal operative connection with a cooling circuit present in the motor vehicle 18 that with a heat exchanger 19 connected is. The heat exchanger 19 is in connection with a blower 20 , which heated air through air channels 21 . 22 to several air nozzles 23 . 24 directs, from which the air in the passenger compartment 25 exit and this heated.

Zur Einleitung des Vorab-Heizungsbetriebsmodus betätigt der Fahrer eine Funkfernbedienung 26, welche eine drahtlose Information an ein Vorab-Heizungssteuergerät 27 sendet, das eine Empfangseinrichtung 28 zum Empfang der drahtlosen Information aufweist. Über das Kommunikationsnetzwerk 16 setzt das Vorab-Heizungssteuergerät 27 das Elektromaschinensteuergerät 13 und das Motorsteuergerät 14 darüber in Kenntnis, dass der Vorab-Heizungsbetriebsmodus einzuleiten ist. Das Vorab-Heizungssteuergerät 27 ist dabei mit einem Temperatursensor 29 verbunden, welcher an der Hochvoltbatterie 11 angeschlossen ist. In Abhängigkeit von der Temperatur und dem Ladezustand der Hochvoltbatterie 11 sind unterschiedliche Vorab-Heizungsbetriebsmodi auswahlbar. In Abhängigkeit von dem ausgewählten Vorab-Heizungsbetriebsmodus startet das Motorsteuergerät 14 den Verbrennungsmotor 3 und/oder das Elektromaschinensteuergerät 13 startet die Elektromaschine 1.To initiate the pre-heating operation mode, the driver operates a radio remote control 26 providing wireless information to a pre-heater controller 27 sends that a receiving device 28 for receiving the wireless information. About the communication network 16 sets the pre-heater control unit 27 the electric machine control unit 13 and the engine control unit 14 Notifying that the pre-heating operation mode is to be initiated. The pre-heater control unit 27 is with a temperature sensor 29 connected, which at the high-voltage battery 11 connected. Depending on the temperature and the state of charge of the high-voltage battery 11 Different pre-heating operating modes are selectable. The engine control unit starts depending on the selected pre-heating operating mode 14 the internal combustion engine 3 and / or the electric machine control unit 13 starts the electric machine 1 ,

In einem ersten Vorab-Heizungsbetriebsmodus ist die Trennkupplung 4 geöffnet, steht der Verbrennungsmotor 3 und die Elektromaschine 1 arbeitet in einer Wärme erzeugenden Betriebsart, in der Energie aus der Hochvoltbatterie 11 entnommen wird. Die von der Elektromaschine 1 erzeugte Wärme wird an den Kühlkreislauf 18 weiter gegeben und erwärmt dort die Flüssigkeit, welche von dem Wärmetauscher 19 in warme Luft umgewandelt wird. Über das Gebläse 20 und die Luftdüsen 23, 24 wird die warme Luft an den Fahrzeuginnenraum 25 abgegeben.In a first pre-heating operating mode, the disconnect clutch is 4 open, stands the internal combustion engine 3 and the electric machine 1 works in a heat generating mode, in the energy from the high-voltage battery 11 is removed. The from the electric machine 1 generated heat is sent to the cooling circuit 18 given further and there heats the liquid, which from the heat exchanger 19 is converted into warm air. About the blower 20 and the air nozzles 23 . 24 the warm air gets to the vehicle interior 25 issued.

Ist die Hochvoltbatterie 11 annähernd leer, was von dem Elektromaschinensteuergerät 13 überwacht und über das Kommunikationsnetzwerk 16 dem Motorsteuergerät 14 und dem Vorab-Heizungssteuergerät 27 mitgeteilt wird, und somit nicht in der Lage, die Elektromaschine 1 ausreichend mit elektrischer Energie zu versorgen, startet der Verbrennungsmotor 3 und arbeitet in einem Betriebspunkt mit etwa 1700 Umdrehungen pro Minute und einem Drehmoment von ungefähr 100 Nm. Die Elektromaschine 1 arbeitet in diesem Vorab-Heizungsbetriebsmodus als Generator und wandelt die mit der Drehbewegung erzeugte mechanische Energie in elektrische Energie um und leitet diese elektrische Energie an die Hochvoltbatterie 11 weiter.Is the high-voltage battery 11 almost empty, what about the electric machine control unit 13 monitored and via the communication network 16 the engine control unit 14 and the pre-heater controller 27 is notified, and thus unable to use the electric machine 1 sufficient to provide electrical energy, the internal combustion engine starts 3 and operates at an operating point of about 1700 revolutions per minute and a torque of about 100 Nm. The electric machine 1 In this pre-heating mode of operation, it operates as a generator and converts the mechanical energy generated by the rotary motion into electrical energy and directs that electrical energy to the high-voltage battery 11 further.

Gleichzeitig oder alternativ wird die so erzeugte elektrische Energie an ein Heizelement 30 weiter geleitet, welches in der Nähe oder direkt im Fahrzeuginnenraum 25 angeordnet ist und dort die elektrische Energie in Wärme zur Beheizung des Fahrzeuginnenraumes 25 umwandelt. Das elektrische Heizelement 30 wird dabei mit Strom versorgt, ohne dass Energie aus einer Batterie benötigt wird.At the same time or alternatively, the electrical energy thus generated is applied to a heating element 30 passed on, which is near or directly in the vehicle interior 25 is arranged and there the electrical energy in heat for heating the vehicle interior 25 transforms. The electric heating element 30 It is supplied with power without the need for energy from a battery.

Aus Gründen der Vermeidung von Umweltbelastungen wird in einem weiteren Vorab-Heizungsbetriebsmodus der Verbrennungsmotor 3 mit einer Drehzahl von ungefähr 1400 Umdrehungen pro Minute und einem Drehmoment von etwa 100 Nm betrieben. In diesem Arbeitspunkt werden die wenigsten Abgase produziert, so dass die Vorab-Heizung sehr umweltfreundlich eingestellt ist. Die 100 Nm Drehmoment werden von der Elektromaschine 1 in elektrische Energie für das Heizelement 30 umgewandelt. In diesem Vorab-Heizungsbetriebsmodus tragen sowohl der Verbrennungsmotor 3 als auch die Elektromaschine 1 zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraumes 25 bei.For the sake of avoiding environmental pollution, in another pre-heating operation mode, the internal combustion engine becomes 3 operated at a speed of about 1400 revolutions per minute and a torque of about 100 Nm. In this operating point, the fewest exhaust gases are produced, so that the pre-heating is set very environmentally friendly. The 100 Nm of torque are from the electric machine 1 in electrical energy for the heating element 30 transformed. In this pre-heating operating mode, both the internal combustion engine wear 3 as well as the electric machine 1 for heating the vehicle interior 25 at.

Das Vorab-Heizungssteuergerät 27 ist mit einem im Fahrzeuginnenraum 25 angeordneten zweiten Temperatursensor 31 verbunden. Hat der Fahrzeuginnenraum eine vom Nutzer des Fahrzeuges 25 vorgegebene Temperatur erreicht, wird die Vorab-Heizung automatisch abgeschaltet, indem die Elektromaschine 1 und/oder der Verbrennungsmotor 3 und/oder der Umrichter 12 gestoppt werden.The pre-heater control unit 27 is with one in the vehicle interior 25 arranged second temperature sensor 31 connected. Has the vehicle interior one by the user of the vehicle 25 reached preset temperature, the pre-heating is automatically switched off by the electric machine 1 and / or the internal combustion engine 3 and / or the inverter 12 being stopped.

Claims (16)

Verfahren zur Vorab-Heizung eines sich im Stillstand befindenden Hybridfahrzeuges, welches einen Verbrennungsmotor (3) und einer Elektromaschine (1) zu dessen Antrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) und/oder die Elektromaschine (1) als Vorab-Heizung verwendet werden, mittels welcher ein Innenraum (25) des Hybridfahrzeuges (17) und/oder der Verbrennungsmotor (3) und/oder eine Hochvoltbatterie (11) aufgeheizt wird.Method for the pre-heating of a hybrid vehicle which is at a standstill and which has an internal combustion engine ( 3 ) and an electric machine ( 1 ) to its drive, characterized in that the internal combustion engine ( 3 ) and / or the electric machine ( 1 ) are used as pre-heating, by means of which an interior ( 25 ) of the hybrid vehicle ( 17 ) and / or the internal combustion engine ( 3 ) and / or a high-voltage battery ( 11 ) is heated. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (1) in einer Wärme erzeugenden Betriebsart betrieben wird und dabei vom Verbrennungsmotor 3 gedreht wird.Method according to claim 1, characterized in that the electric machine ( 1 ) is operated in a heat generating mode and thereby by the internal combustion engine 3 is turned. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) selbständig ein Drehmoment erzeugt und die Elektromaschine (1) als Generator betrieben wird, wobei die Elektromaschine (1) eine von dem Verbrennungsmotor (3) durch das Drehmoment erzeugte mechanische Energie in eine elektrische Energie umwandelt, die zur Aufladung einer Batterie (11) genutzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 3 ) independently generates a torque and the electric machine ( 1 ) is operated as a generator, wherein the electric machine ( 1 ) one of the internal combustion engine ( 3 ) converts mechanical energy generated by the torque into electrical energy required to charge a battery ( 11 ) is being used. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (1) das Drehmoment des Verbrennungsmotors (3) in elektrische Energie umwandelt, welche einem elektrischen Heizelement (30) zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraumes (25) zugeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that the electric machine ( 1 ) the torque of the internal combustion engine ( 3 ) is converted into electrical energy, which is an electrical heating element ( 30 ) for heating the vehicle interior ( 25 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) ein Drehmoment erzeugt, wobei der Verbrennungsmotor (3) in einer Wärme erzeugenden Betriebart betrieben wird und die von dem Verbrennungsmotor (3) abgegebene Wärme an einen Kühlkreislauf (18) abgegeben wird, welcher den Fahrzeuginnenraum (25) beheizt.A method according to claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 3 ) generates a torque, wherein the internal combustion engine ( 3 ) is operated in a heat-generating mode and that of the internal combustion engine ( 3 ) delivered heat to a cooling circuit ( 18 ) is delivered, which the vehicle interior ( 25 ) heated. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme erzeugende Betriebsart durch eine Verschiebung des Zündzeitpunktes des Verbrennungsmotors (3) zu einem späteren Zündwinkel eingestellt wird.A method according to claim 5, characterized in that the heat generating mode by a shift of the ignition timing of the Internal combustion engine ( 3 ) is set to a later ignition angle. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (1) den Verbrennungsmotor (3) in seiner Drehbewegung antreibt.Method according to claim 5, characterized in that the electric machine ( 1 ) the internal combustion engine ( 3 ) drives in its rotary motion. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) in der Wärme erzeugenden Betriebsart mit einer geringen Drehzahl läuft.A method according to claim 5, characterized in that the internal combustion engine ( 3 ) runs in the heat generating mode at a low speed. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) steht und die Wärmeerzeugung ausschließlich durch die Elektromaschine (1) erfolgt, indem ein Umrichter (12) die Elektromaschine (1) so ansteuert, dass in den Leitungen der Elektromaschine (1) Strom fließt, wodurch die Elektromaschine (1) erwärmt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine ( 3 ) and the heat generation exclusively by the electric machine ( 1 ) takes place by an inverter ( 12 ) the electric machine ( 1 ) so that in the lines of the electric machine ( 1 ) Current flows, causing the electric machine ( 1 ) is heated. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Verbrennungsmotor (3) und/oder die Elektromaschine (3) gebildete Vorab-Heizung eingeschaltet wird, wenn der Fahrzeuginnenraum (25) eine vorgegebene erste Temperatur unterschritten hat und/oder die Vorab-Heizung ausgeschaltet wird, wenn der Fahrzeuginnenraum (25) eine vorgegebene zweite Temperatur überschritten hat.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that by the internal combustion engine ( 3 ) and / or the electric machine ( 3 ) is turned on when the vehicle interior ( 25 ) has fallen below a predetermined first temperature and / or the pre-heater is turned off when the vehicle interior ( 25 ) has exceeded a predetermined second temperature. Vorrichtung zur Vorab-Heizung eines sich im Stillstand befindenden Hybridfahrzeuges, welches einen Verbrennungsmotor (3) und eine Elektromaschine (1) zu dessen Antrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (13, 14, 27) vorhanden sind, welche den Verbrennungsmotor (3) und/oder die Elektromaschine (1) als Vorab-Heizung betreiben, mittels welcher ein Innenraum (25) des Hybridfahrzeuges (17) und/oder der Verbrennungsmotor (3) und/oder eine Hochvoltbatterie (11) aufgeheizt wird.Device for pre-heating a hybrid vehicle in standstill, which has an internal combustion engine ( 3 ) and an electric machine ( 1 ) to its drive, characterized in that means ( 13 . 14 . 27 ) are present, which the internal combustion engine ( 3 ) and / or the electric machine ( 1 ) operate as a pre-heater, by means of which an interior ( 25 ) of the hybrid vehicle ( 17 ) and / or the internal combustion engine ( 3 ) and / or a high-voltage battery ( 11 ) is heated. Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablaufsteuerung (27) der Vorab-Heizung in einem Motorsteuergerät (14) des Verbrennungsmotors (3) und/oder dem Elektromaschinensteuergerät (13) integriert ist, um den Verbrennungsmotor (3) und/oder die Elektromaschine (1) zu aktivieren und/oder zu steuern.Apparatus according to claim 11, characterized in that a sequence control ( 27 ) of the pre-heater in an engine control unit ( 14 ) of the internal combustion engine ( 3 ) and / or the electric machine control unit ( 13 ) is integrated to the internal combustion engine ( 3 ) and / or the electric machine ( 1 ) to activate and / or control. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung (27) der Vorab-Heizung mit einem die Temperatur im Fahrzeuginnenraum (25) messenden Temperatursensor (31) verbunden ist.Apparatus according to claim 12, characterized in that the flow control ( 27 ) of the pre-heater with a temperature in the vehicle interior ( 25 ) measuring temperature sensor ( 31 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung (27) der Vorab-Heizung drahtlos mit einem Handsteuergerät (26) verbunden ist, mittels welchem die Vorab-Heizung eingeschaltet wird.Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the sequence control ( 27 ) of the pre-heater wirelessly with a hand control device ( 26 ), by means of which the pre-heating is turned on. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung (27) der Vorab-Heizung über eine Einschaltzeitprogrammierung verfügt.Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the sequence control ( 27 ) of the pre-heater has on-time programming. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) und die Elektromaschine (1) auf einer gemeinsamen Achse (2) angeordnet sind, wobei die Elektromaschine (1) mit einer Hochvoltbatterie (11) verbunden ist und der Verbrennungsmotor (3) und die Elektromaschine (1) einen thermischen Kontakt zu einem Kühlkreislauf (18) aufweisen.Device according to at least one of claims 11 to 15, characterized in that the internal combustion engine ( 3 ) and the electric machine ( 1 ) on a common axis ( 2 ) are arranged, wherein the electric machine ( 1 ) with a high-voltage battery ( 11 ) and the internal combustion engine ( 3 ) and the electric machine ( 1 ) a thermal contact to a cooling circuit ( 18 ) exhibit.
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