DE102010022912A9 - Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, der eine erste Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor und einem Stufengetriebe zum Antrieb wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeuges sowie eine zweite Antriebseinheit mit einer elektrischen Maschinenanordnung aufweist, wobei die elektrische Maschinenanordnung dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben, wobei das Stufengetriebe eine Mehrzahl von Gangstufen aufweist, und wobei der Antriebsstrang dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug zumindest rein elektromotorisch anzutreiben.
- Auf dem Gebiet der Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge sind seit langem sogenannte Hybridantriebsstränge bekannt. Diese weisen eine erste Antriebseinheit zur Erzeugung von Antriebsleistung in Form eines Verbrennungsmotors sowie eine zweite Antriebseinheit auf, die eine elektrische Maschinenanordnung beinhaltet.
- Neben sogenannten Mild-Hybridkonzepten, bei denen eine elektrische Maschine nur zur Unterstützung des Verbrennungsmotors verwendet wird, sind auch Voll-Hybridkonzepte bekannt, bei denen das Fahrzeug entweder nur mittels des Verbrennungsmotors oder nur mittels der elektrischen Maschinenanordnung und gegebenenfalls im gemischten Betrieb angetrieben werden kann. Von dieser Art von Hybrid-Antriebssteuerung wird vorliegend generell ausgegangen.
- Der Betrieb eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug erfordert typischerweise eine Anfahrkupplung und ein Getriebe. Dabei ist es bekannt, das Getriebe stufenlos auszubilden. Es ist auch bekannt, den Verbrennungsmotor mit einem automatisierten Stufengetriebe zu kombinieren, beispielsweise einem automatisierten Handschaltgetriebe (ASG), einem Doppelkupplungsgetriebe (DKG) oder einem Wandlerautomatikgetriebe.
- Um einen kostengünstigen und leichten Hybrid-Antriebsstrang zu realisieren, ist es aus dem Dokument
DE 10 2007 052 261 A1 bekannt, den Verbrennungsmotor mit einem Handschaltgetriebe mit mehreren Gangstufen zu kombinieren. Dabei wird vorgeschlagen, mittels eines manuell betätigbaren Schalthebels entweder einen rein elektrischen Antrieb oder einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb einzurichten. Bei dem verbrennungsmotorischen Antrieb wird der Schalthebel wie bekannt manuell in Schaltgassen geführt, um die Gangstufen zu wechseln. In diesem Dokument wird ebenfalls vorgeschlagen, den Verbrennungsmotor zum Antrieb einer ersten Fahrzeugachse zu verwenden und den Elektromotor zum Antrieb einer zweiten Fahrzeugachse. - Ein ähnliches Layout des Antriebsstranges ist aus dem Dokument
DE 199 19 454 A1 bekannt. Dabei soll der Elektromotor dazu verwendet werden, um Kraftübertragungslücken des verbrennungsmotorischen Antriebs automatisch zu kompensieren; alternativ sollen beide Antriebseinheiten parallel betrieben werden, um einen Allradbetrieb einzurichten. - Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges anzugeben, mit dem ein für den Fahrer des Kraftfahrzeuges angenehmes Fahrverhalten realisiert werden kann.
- Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Ansteuerungsverfahren gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment bei rein elektromotorischem Antrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingerichteten Gangabstufung so gesteuert wird, dass das hierdurch erzielte Antriebsverhalten dem Antriebsverhalten der ersten Antriebseinheit entspricht.
- Das Fahrverhalten bzw. Antriebsverhalten einer Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor unterscheidet sich erheblich von jenem einer Antriebseinheit mit elektrischem Motor. Dies liegt zum einen an der unterschiedlichen Drehmoment/Drehzahl-Charakteristik, und zum anderen daran, dass zum verbrennungsmotorischen Antrieb generell ein Stufengetriebe mit wenigstens vier Gangstufen notwendig ist. Der elektrische Motor kann hingegen vorzugsweise ohne Stufengetriebe oder nur mit wenigen Gangstufen als Fahrzeugantrieb verwendet werden.
- Bisherige Ansätze zur Hybridisierung von Kraftfahrzeugen gehen von dem Ansatz aus, bei rein elektromotorischem Antrieb die in vieler Hinsicht überlegene Drehmoment/Drehzahl-Charakteristik des elektrischen Motors voll auszuschöpfen. Hierdurch ergibt sich jedoch für den Fahrer ein vollkommen unterschiedliches Fahrverhalten, je nachdem, ob der Fahrer rein verbrennungsmotorisch oder rein elektromotorisch fährt.
- Durch die vorliegende Idee, das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment so zu steuern, dass das hierdurch erzielte Antriebsverhalten dem Antriebsverhalten der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit entspricht, kann hingegen ein für den Fahrer angenehmes einheitliches Verhalten erzielt werden. Mit anderen Worten muss sich der Fahrer im Wesentlichen nicht umstellen, wenn der Antrieb von verbrennungsmotorischem Antrieb auf elektromotorischen Antrieb wechselt oder umgekehrt.
- Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang ist vorzugsweise als sogenannter Voll-Hybrid-Antriebsstrang ausgelegt, so dass das Fahrzeug rein elektromotorisch angetrieben werden kann. Vorzugsweise ist der Antriebsstrang jedoch auch dazu ausgelegt, das Kraftfahrzeug auch rein verbrennungsmotorisch anzutreiben und/oder im gemischten Betrieb anzutreiben, bei dem die Antriebsleistungen der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit im Wesentlichen addiert werden.
- Die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit können die gleiche Achse des Kraftfahrzeuges antreiben. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die erste Antriebseinheit eine Achse des Kraftfahrzeuges (z. B. die Vorderachse) und die zweite Antriebseinheit eine andere Achse des Kraftfahrzeuges (z. B. die Hinterachse) antreibt. Bei dieser Ausführungsform kann mittels des Antriebsstranges im gemischten Betrieb auch eine Allradfunktion realisiert werden.
- Die elektrische Maschinenanordnung kann eine einzelne elektrische Maschine aufweisen, die zum Antrieb der zugeordneten Achse des Kraftfahrzeuges ausgelegt ist. Alternativ hierzu kann die elektrische Maschinenanordnung jedoch auch zwei oder mehrere elektrische Maschinen aufweisen, die gleiche oder unterschiedliche Funktionen erfüllen können. Beispielsweise kann eine elektrische Maschine für den elektromotorischen Antrieb ausgelegt sein, wohingegen eine zweite elektrische Maschine für einen Generatorbetrieb optimiert ist. Die Maschinenanordnung kann ferner eine elektrische Maschine beinhalten, die im Bereich der ersten Antriebseinheit angeordnet ist. Eine solche elektrische Maschine kann beispielsweise als Starter/Generator für den Verbrennungsmotor ausgelegt sein. Eine derartige elektrische Maschine kann jedoch auch unabhängig von der ersten Antriebseinheit mit der der ersten Antriebseinheit zugeordneten Achse des Kraftfahrzeuges verbindbar sein. Hierdurch kann beispielsweise ein rein elektrischer Allradantrieb eingerichtet werden. Ferner kann eine solche Maschine dazu ausgelegt sein, eine Rekuperation bei Bremsvorgängen oder Schubmomente einzurichten.
- Die elektrische Maschine der zweiten Antriebseinheit kann beispielsweise über ein konstant übersetztes Getriebe für einen großen bzw. den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges mit der zugeordneten Achse verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, diese elektrische Maschine beispielsweise über ein Stufengetriebe mit wenigen Gangstufen (vorzugsweise weniger als vier Gangstufen) mit der zugeordneten Achse zu verbinden. Ein derartiges, der elektrischen Maschine zugeordnetes Stufengetriebe ist dabei in der Regel deutlich einfacher ausgebildet und weist eine andere Getriebeabstufung auf als das Stufengetriebe, das dem Verbrennungsmotor der ersten Antriebseinheit zugeordnet ist.
- Es versteht sich ferner, dass der Antriebsstrang bei rein elektromotorischem Antrieb eine Abkopplung der ersten Antriebseinheit von deren zugeordneter Achse ermöglicht, um Schleppmomente des Verbrennungsmotors zu vermeiden. Umgekehrt kann es auch vorteilhaft sein, wenn die elektrische Maschine der zweiten Antriebseinheit von der zugeordneten Achse abkoppelbar ist, um Schleppmomente durch die elektrische Maschine während eines rein verbrennungsmotorischen Antriebes zu vermeiden.
- Soweit die Steuerung der elektrischen Maschinenanordnung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges erfolgen soll, versteht sich, dass die Ansteuerung in gleicher Weise durch jede hierzu proportionale Geschwindigkeit oder Drehzahl angesteuert werden kann, beispielsweise in Abhängigkeit von der Raddrehzahl eines Rades oder mehrerer Räder des Antriebsstranges.
- Das Stufengetriebe kann ein beliebiges manuelles oder automatisches Stufengetriebe sein, beispielsweise ein Handschaltgetriebe, ein automatisiertes Handschaltgetriebe (ASG), ein Doppelkupplungsgetriebe (DKG) oder ein Wandlerautomat.
- Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform, die unabhängig von der geschwindigkeits- und gangabstufungsabhängigen Ansteuerung des Drehmomentes der elektrischen Maschinenanordnung eine eigene Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt darstellt, sind die Gangstufen des Stufengetriebes manuell wählbar, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeuges bei rein elektromotorischem Antrieb dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen.
- Sofern die Gangstufen des Stufengetriebes manuell wählbar sind, wie dies beispielsweise bei einem Handschaltgetriebe oder bei einem automatischen Getriebe der Fall ist, bei dem ein Betriebsmodus zur manuellen Gangauswahl vorhanden ist, kann sich bei rein elektromotorischem Antrieb folgende Situation ergeben. Beispielsweise kann das Fahrzeug rein elektromotorisch auf eine Geschwindigkeit gebracht werden, die nicht mehr zu der in dem Stufengetriebe manuell eingelegten Gangstufe ”passt”. Wenn das Fahrzeug beispielsweise auf eine Geschwindigkeit von 100 km/h beschleunigt worden ist, in dem Stufengetriebe jedoch manuell noch die erste Gangstufe eingelegt ist, ist ein Zuschalten der ersten Antriebseinheit zum Einrichten eines gemischten Betriebes (Hybrid-Betrieb) nicht möglich, da der Verbrennungsmotor dann überdrehen würde oder aber das von dem Verbrennungsmotor aufgebrachte Bremsmoment zu einem Abriss der Haftung der angetriebenen Räder der zugeordneten Achse führen könnte.
- Mit dem Ansteuerungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, bei dem der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen, kann dieses Problem vermieden werden. Mit anderen Worten wird der Fahrer des Kraftfahrzeuges durch dieses Verfahren dazu angeregt oder sogar gezwungen, bei rein elektromotorischem Antrieb (bei dem der Verbrennungsmotor abgeschaltet sein kann und die erste Antriebseinheit von ihrer zugeordneten Achse abgekoppelt sein kann), eine Gangstufe in dem Stufengetriebe auszuwählen, die ein Zuschalten des Verbrennungsmotors für den Übergang in den gemischten Betrieb ermöglicht. In dem oben genannten Beispiel würde der Fahrer beispielsweise dazu angeregt, während des Beschleunigens von 0 auf 100 km/h zumindest zunächst die Gangstufe
2 , vorzugsweise jedoch auch noch die Gangstufe3 und später die Gangstufe4 einzulegen, wenn diese Gangstufen ein Zuschalten des Verbrennungsmotors bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h ermöglichen. - Das Ansteuerungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist von besonderem Vorzug, wenn das Stufengetriebe der ersten Antriebseinheit ein manuelles Schaltgetriebe ist. Denn hierbei kann die Anwahl der jeweiligen Gangstufe nicht durch eine übergeordnete Steuereinheit automatisiert erfolgen. Mit anderen Worten wird es durch das Ansteuerungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zum ersten Mal möglich, ein Fahrzeug mit einem Hybrid-Antriebsstrang der gattungsgemäßen Art zu betreiben, bei dem das Stufengetriebe ein manuelles Schaltgetriebe ist und bei dem ein rein elektromotorischer Antrieb bzw. ein Wechsel von einem rein elektromotorischen Antrieb in einen gemischten Betrieb (oder einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb) jederzeit möglich ist, also auch, während sich das Fahrzeug mit einer nahezu beliebigen Geschwindigkeit bewegt.
- Bei dem manuellen Schaltgetriebe kann eine hierbei typischerweise vorgesehene Anfahr- und Trennkupplung (Reibkupplung) entweder automatisiert betätigt werden, ähnlich einem halbautomatischen Getriebe. Alternativ ist es auch möglich, dass die Reibkupplung ausschließlich manuell betätigbar ist (mittels eines Kupplungspedals). Wenn in diesem Fall ein Fahrer dazu angeregt wird, eine Gangstufe zu wechseln, wird er mit dazu angeregt, vor einem Schaltvorgang die Kupplung zu öffnen und anschließend wieder zu schließen.
- Von besonderem Vorzug ist es, wenn der Fahrer durch eine akustische Anzeige dazu angeregt wird, eine angepasste Gangstufe auszuwählen.
- Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe ein Warnsignal erzeugt werden, sobald der Fahrer zur Anpassung der Gangstufe einen manuellen Gangwechsel durchführen sollte bzw. muss. Das akustische Signal kann ein kurzer Warnton sein.
- Alternativ und besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das akustische Signal ein Signal variabler Frequenz ist, dessen aktuelle Frequenz eingestellt wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe. Hierdurch kann dieses akustische Signal das Geräusch eines Verbrennungsmotors nachahmen, auch wenn dieser gerade nicht zugeschaltet ist bzw. gar nicht in Betrieb ist.
- Auf dieses Weise bekommt der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb intuitiv einen Hinweis darauf, dass er bei steigender Frequenz dieses akustischen Signals einen Gang hoch schalten sollte. Anders herum würde er bei Verringerung der Geschwindigkeit durch Verringerung der Frequenz des akustischen Signals einen Hinweis bekommen, einen Gang herunter zu schalten.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Fahrer durch eine optische Anzeige dazu angeregt, eine angepasst Gangstufe auszuwählen.
- Die optische Anzeige kann beispielsweise in der Armaturentafel eine Warnleuchte sein, die aufleuchtet, sofern ein Gangwechsel angezeigt ist. Die Warnleuchte kann auch in eine Hochschaltwarnleuchte und eine Rückschaltwarnleuchte unterteilt sein, die je nach Bedarf aufleuchten.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform, die unabhängig von der geschwindigkeits- und gangabstufenabhängigen Ansteuerung des Drehmomentes eine eigene Erfindung gemäß einem dritten Aspekt darstellt, wird dem Fahrer des Kraftfahrzeuges bei rein elektromotorischem Antrieb eine virtuelle Drehzahl angezeigt, die der Verbrennungsmotor aufgrund der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe hätte.
- Diese virtuelle Drehzahlanzeige kann beispielsweise die Anzeige des Drehzahlmessers eines Kraftfahrzeuges sein, der bei rein verbrennungsmotorischem Antrieb die Drehzahl des Verbrennungsmotors anzeigt. Bei rein elektromotorischem Antrieb kann ein Signal für diesen Drehzahlmesser auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe erzeugt werden, um auf diese Weise eine virtuelle Drehzahlanzeige im Drehzahlmesser zu realisieren.
- Unter einer virtuellen Drehzahlanzeige wird jedoch auch das oben beschriebene akustische Anzeigeverfahren verstanden, bei dem ein akustisches Signal in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe erzeugt wird.
- Die beiden Anzeigearten (akustisch und optisch) lassen sich natürlich auch miteinander kombinieren.
- Bei dem Ansteuerungsverfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird dem Fahrer des Kraftfahrzeuges bei rein elektromotorischem Antrieb durch diese Art von Anzeige das Gefühl vermittelt, er würde das Fahrzeug verbrennungsmotorisch antreiben. Sofern das Stufengetriebe manuell wählbare Gänge aufweist, wird er häufig bereits aus Gewohnheit die Gangstufen manuell so wählen, dass die Anzeige in einen für den Fahrer üblichen bzw. angenehmen Bereich fällt.
- Auf diese Weise wird der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb auf angenehme Weise dazu angeregt, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die sich mit dem ersten, zweiten und/oder dritten Aspekt der Erfindung kombinieren lässt, wird das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe so gesteuert, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen.
- Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn für zumindest zwei aufeinanderfolgende Gangstufen des Stufengetriebes eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle definiert wird, wobei das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an die Schwelle oder bei Erreichen der Schwelle reduziert wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln.
- Bei dieser Ausführungsform werden bezüglich der Drehmomentabgabe der elektrischen Maschinenanordnung gangabhängige Drehzahlgrenzen bzw. Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellen eingerichtet, ähnlich wie es beispielsweise bei einem Drehzahlbegrenzer eines Verbrennungsmotors der Fall ist. Dabei ist es möglich, dass die elektrische Maschine bei rein elektromotorischem Antrieb bei einer Veränderung der Geschwindigkeit zunächst das volle verfügbare Drehmoment bereitstellt, beim Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle jedoch das Drehmoment unmittelbar auf Null begrenzt wird.
- Hierdurch erfährt der Fahrer einen Einbruch der Zugkraft, so dass er angeregt wird, in eine folgende Gangstufe zu wechseln.
- Es ist hierbei auch möglich, nahe der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle ein degressives Drehmomentverhalten einzurichten. Hierbei wird dem Fahrer bereits vor Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle das von der elektrischen Maschine abgegebene Drehmoment reduziert, um auf eine nahende Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle hinzuweisen.
- Es versteht sich dabei, dass die drehmomentbasierte Anregung des Fahrers, eine Gangstufe zu wechseln, mit einer akustischen oder einer optischen Anzeige kombiniert werden kann, wie oben beschrieben.
- Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Hochschaltschwelle aufweist, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von einer eingelegten Gangstufe in eine höhere Gangstufe hoch zu schalten.
- Bei einem Beschleunigungsvorgang im rein elektromotorischen Betrieb wird dann bei Erreichen oder bei Annähern an die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle das Drehmoment reduziert, so dass dem Fahrer für seinen Beschleunigungsvorgang nicht mehr hinreichend Antriebsleistung zur Verfügung steht.
- Sobald der Fahrer in die nächst höhere Gangstufe gewechselt hat, wird von der elektrischen Maschine wieder das volle Drehmoment bereitgestellt, so dass der Fahrer wieder die volle Zugkraft erhält, um seinen Beschleunigungsvorgang fortzusetzen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Rückschaltschwelle auf, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von einer eingelegten Gangstufe in eine niedrigere Gangstufe herunter zu schalten.
- Wenn der Fahrer beispielsweise die Geschwindigkeit reduziert, kann er durch eine Reduktion des Drehmomentes bei Erreichen der Rückschaltschwelle dazu angeregt werden, in eine niedrigere Gangstufe zu wechseln.
- Beispielsweise kann bei Erreichen oder bei Annäherung an die Rückschaltschwelle von der elektrischen Maschinenanordnung eine Verringerung oder eine Vorzeichenänderung des Drehmomentes ähnlich einem Schubbetrieb eingerichtet werden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die unabhängig von der geschwindigkeits- und gangabstufungsabhängigen Steuerung des Drehmomentes der elektrischen Maschine eine eigene Erfindung gemäß einem vierten Aspekt darstellt, wird für zumindest zwei aufeinanderfolgende Gangstufen des Stufengetriebes eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle definiert, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von der eingelegten Gangstufe in eine folgende Gangstufe zu schalten, wobei bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an die Schwelle oder bei Erreichen der Schwelle von der elektrischen Maschinenanordnung eine Schwingung erzeugt wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln.
- Mit anderen Worten wird bei Annäherung oder Erreichen der Schwelle eine Schwingung in den Antriebsstrang induziert, so dass der Fahrer hierdurch ein Signal erhält, in die nächste Gangstufe zu wechseln.
- Von besonderem Vorzug ist dies hierbei, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Rückschaltschwelle ist. In diesem Fall kann die Rückschaltschwelle beispielsweise in einem Bereich angeordnet werden, bei dem das Fahrzeug bei verbrennungsmotorischem Antrieb beginnen würde, untertourig zu fahren. Sofern bei verbrennungsmotorischem Antrieb eine solche Grenze erreicht wird, fängt das Fahrzeug typischerweise an zu ruckeln. Durch das Erzeugen einer solchen Schwingung mittels der elektrischen Maschinenanordnung während des rein elektromotorischen Antriebes wird dem Fahrer angezeigt, dass er in die nächst niedrigere Gangstufe wechseln sollte.
- Alternativ oder zusätzlich lässt sich diese Art von Drehmomentanzeige durch das Induzieren von Schwingungen in dem Antriebsstrang auch in Kombination mit Hochschaltschwellen verwenden.
- Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform wird bei rein elektromotorischem Antrieb, wenn der Fahrer eine Drehmomentanforderung teilweise oder auf Null reduziert, von der elektrischen Maschinenanordnung ein Schubmoment erzeugt, das von der Geschwindigkeit und von der eingelegten Gangstufe abhängt.
- Auch hierbei wird ein Antriebsverhalten bei rein elektromotorischem Antrieb eingerichtet, das dem Antriebsverhalten der ersten Antriebseinheit entspricht, wenn diese zugeschaltet wäre. Während im Stand der Technik bei einer Reduzierung der Drehmomentanforderung (entsprechend beispielsweise einer Situation, bei der der Fahrer vom Gas geht) häufig in einen sogenannten Segelbetrieb gewechselt wird, wird gemäß dieser Ausführungsform vorgeschlagen, stattdessen ein geschwindigkeits- und gangabhängiges Schubmoment zu erzeugen. Hierdurch wird dem Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb ein Gefühl vermittelt, als würde der Verbrennungsmotor eine gang- und drehzahlabhängige Bremskraft (Motorbremskraft) erzeugen. Vorzugsweise wird das Schubmoment in Abhängigkeit von der speziellen Schubmomentcharakteristik erzeugt, die der Verbrennungsmotor der ersten Antriebseinheit erzeugt. Das von der elektrischen Maschinenanordnung erzeugte Schubmoment kann dabei identisch sein zu dem Schubmoment, das aufgrund einer solchen Motorbremskraft abhängig von der eingelegten Gangstufe erzeugt würde. Alternativ ist es jedoch auch möglich, ein niedrigeres oder ein höheres Schubmoment zu erzeugen. Beispielsweise kann durch Erzeugen eines höheren Schubmomentes dem Fahrer das Gefühl vermittelt werden, als würde ein großvolumigerer Verbrennungsmotor ein entsprechend größeres Schubmoment erzeugen als es der Verbrennungsmotor der ersten Antriebseinheit erzeugen könnte.
- Das Schubmoment kann durch einen Generatorbetrieb der elektrischen Maschinenanordnung eingerichtet werden.
- Generell ist festzustellen, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment (sei es positiv zum Antrieb oder negativ, wie im Schubbetrieb) entweder durch eine einzelne elektrische Maschine der elektrischen Maschinenanordnung erzeugt werden kann, die ihr Drehmoment an die zugeordnete Achse des Kraftfahrzeuges abgibt. Alternativ ist es auch möglich, dieses Drehmoment als Summe von Drehmomenten mehrerer elektrischer Maschinen zu erzeugen, die entweder auf die gleiche Achse einwirken oder aber auf unterschiedliche Achsen des Kraftfahrzeuges.
- Die erste Antriebseinheit weist neben dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe vorzugsweise wenigstens eine Reibkupplung auf, mittels der die Anordnung aus Stufengetriebe und Verbrennungsmotor von der zugeordneten Achse des Kraftfahrzeuges abgekoppelt oder während der Fahrt zugeschaltet werden kann. Dies kann eine herkömmliche Reibkupplung sein, die zur Vermeidung von Schleppmomenten vorzugsweise zwischen der Achse des Kraftfahrzeuges und dem Ausgang des Stufengetriebes angeordnet ist. Anstelle einer solchen einzelnen Reibkupplung, deren Ausgang dann typischerweise mit einem Ausgleichsgetriebe der zugeordneten Achse verbunden ist, kann auch eine Anordnung von zwei Reibkupplungen vorgesehen sein, die das Moment im Wesentlichen unabhängig voneinander auf die zwei Räder der zugeordneten Achse verteilen. Eine solche Reibkupplungsanordnung ist von sogenannten Antriebssträngen mit aktiver Giermomentverteilung (”active yaw”) bekannt.
- Generell ist es auch denkbar, wie bei herkömmlichen Handschaltgetrieben eine Reibkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe anzuordnen, um den Verbrennungsmotor abzukoppeln. In diesem Fall würde, da das Stufengetriebe ja auch bei rein elektromotorischem Antrieb vorzugsweise geschaltete Gangstufen beinhaltet, ein unerwünschtes Schleppmoment erzeugt wenn kein Freilauf zwischen der Reibkupplung und der zugeordneten Achse vorgesehen wird.
- Alternativ ist es möglich, eine Reibkupplung sowohl zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe als auch zwischen dem Stufengetriebe und den angetriebenen Rädern der zugeordneten Achse anzuordnen.
- Bevorzugt ist bei dem eingangs genannten Antriebsstrang vorgesehen, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und der dem Verbrennungsmotor zugeordneten Achse ein Freilauf angeordnet ist.
- Damit durchgeführt werden kann ein Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, der eine erste Antriebseinheit, die einen Verbrennungsmotor aufweist und dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben, und eine zweite Antriebseinheit aufweist, die eine elektrische Maschinenanordnung aufweist, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben, wobei der Antriebsstrang zumindest dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug in einer ersten Betriebsart mittels der zweiten Antriebseinheit rein elektromotorisch oder in einer zweiten Betriebsart mittels der ersten und der zweiten Antriebseinheit hybridisch anzutreiben, wobei zwischen dem Verbrennungsmotor und der dem Verbrennungsmotor zugeordneten Achse ein Freilauf angeordnet ist, so dass ein Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart durch die Wirkung des Freilaufes erfolgen kann.
- Das Anordnen eines Freilaufes zwischen dem Verbrennungsmotor und einer zugeordneten Achse hat zum einen den Vorteil, dass bei einem rein elektromotorischen Betrieb des Antriebsstranges Schleppmomente aufgrund des Verbrennungsmotors vermieden werden können.
- Zum anderen ist es möglich, während eines rein elektromotorischen Betriebs den Verbrennungsmotor zu starten, ohne dass dies zunächst Einfluss auf den elektromotorischen Betrieb hat. Erst wenn die von der ersten Antriebseinheit durch den Verbrennungsmotor eingerichtete Drehzahl bzw. Geschwindigkeit größer wird als jene des Elektromotors ”greift” der Freilauf, so dass auf konstruktiv einfache Weise ein Übergang von der ersten, rein elektromotorischen Betriebsart in eine zweite, gemischte bzw. hybridische Betriebsart möglich wird.
- Es ist von besonderem Vorzug, wenn der Freilauf zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position umschaltbar ausgebildet ist, wobei der Freilauf in der ersten Position offen ist, so dass ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer ersten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes, und wobei der Freilauf in der zweiten Position gesperrt (bzw. verriegelt) ist.
- In der ersten Position entfaltet der Freilauf somit seine eigentliche Freilaufeigenschaft, wohingegen in der zweiten Position das Eingangsglied und das Ausgangsglied des Freilaufes starr miteinander verbunden sind.
- Durch diese Umschaltbarkeit ist es möglich, bei dem Übergang von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart zunächst die Freilaufeigenschaft des Freilaufes zu nutzen, bis eine Drehzahlangleichung erzielt ist. Anschließend kann der Freilauf in die zweite Position umgeschaltet werden. Hierdurch ist es dann in der zweiten Betriebsart möglich, sowohl Zug- als auch Schubmomente vom Verbrennungsmotor auf die zugeordnete Achse zu übertragen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe auf, wobei der Freilauf zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe angeordnet ist.
- Bei dieser Ausführungsform ist eine Umschaltbarkeit des Freilaufes zwischen der ersten und der zweiten Position hinreichend. Dies gilt bei dieser Ausführungsform auch für eine Rückwärtsfahrt, da die Drehrichtungsumkehr erst in dem Stufengetriebe erfolgt, das bei dieser Ausführungsform in Leistungsflussrichtung hinter dem Freilauf angeordnet ist.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe auf, wobei der Freilauf zwischen dem Stufengetriebe und der zugeordneten Achse angeordnet ist.
- Diese Ausführungsform hat gegenüber der zuvor genannten Ausführungsform den Vorteil, dass bei einem rein elektromotorischen Betrieb auch von Seiten des Stufengetriebes keine Schleppmomente erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform ist es von besonderem Vorteil, wenn der Freilauf in eine dritte Position umschaltbar ausgebildet ist, in der ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer zweiten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes.
- Bei dieser Ausführungsform wird der Freilauf dann in die dritte Position geschaltet, wenn in dem Stufengetriebe ein Rückwärtsgang eingelegt ist. In diesem Fall ist auch im Rückwärtsgang sowohl eine rein elektromotorische Betriebsart als auch eine hybridische Betriebsart möglich.
- Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe und eine Reibkupplung aufweist, die in Richtung des Leistungsflusses vor dem Freilauf angeordnet ist.
- Bei dieser Ausführungsform kann die Reibkupplung beispielsweise als Anfahr- und Trennkupplung ausgebildet sein. Durch die Anordnung des Freilaufes hinter der Reibkupplung (in Richtung des Leistungsflusses gesehen) kann der Verbrennungsmotor beim Übergang von der rein elektromotorischen Betriebsart in die hybridische Betriebsart automatisiert gestartet werden. Zudem ist bei dieser Ausführungsform auch ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb auf einfache Weise einzurichten.
- Die Reibkupplung kann dabei zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe angeordnet sein, kann jedoch auch hinter dem Stufengetriebe angeordnet sein (in Richtung des Leistungsflusses gesehen).
- Generell ist es bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang möglich, das Stufengetriebe und die Reibkupplung automatisiert anzusteuern.
- Von besonderem Vorteil ist es jedoch insgesamt, wenn die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe und eine Reibkupplung aufweist, wobei das Stufengetriebe und/oder die Reibkupplung manuell betätigbar ist.
- Bei dieser Ausführungsform kann die erste Antriebseinheit im Wesentlichen so aufgebaut sein wie ein manuelles Schaltgetriebe. Durch das Einbeziehen des Freilaufes ist es konstruktiv auf vergleichsweise einfache Weise möglich, ein derartiges manuelles Schaltgetriebe mit einer elektrischen Maschinenanordnung zu kombinieren, derart, dass der Antriebsstrang als Voll-Hybridantriebsstrang ausgebildet ist.
- Bei dem Verfahren, bei dem ein Freilauf verwendet wird, ist es von besonderem Vorzug, wenn vor einem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart zunächst der Verbrennungsmotor gestartet wird und anschließend auf eine Drehzahl gebracht wird, die der Achsendrehzahl der elektrischen Maschinenanordnung entspricht.
- Unter einer entsprechenden Drehzahl wird hierbei eine Drehzahl verstanden, bei der die Übersetzungen durch Stufengetriebe etc. herausgerechnet sind. Im Kern kann der Verbrennungsmotor während eines rein elektromotorischen Betriebs gestartet werden, ohne dass dies einen Einfluss auf das Fahrverhalten hat. Durch anschließendes schnelles Hochfahren auf die entsprechende Drehzahl kommt bei Erreichen dieser Drehzahl der Freilauf zur Wirkung (der Freilauf sperrt). In der Folge können die Drehzahlen von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschinenanordnung parallel geregelt werden. Ferner ist es hierbei bevorzugt, wenn der Freilauf nach Erreichen der Drehzahlangleichung in eine Sperrposition bzw. Verriegelungsposition umgeschaltet wird. Danach kann von dem Verbrennungsmotor sowohl ein Zug- als auch ein Schubmoment auf die angetriebenen Räder übertragen werden.
- Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe und eine Reibkupplung aufweist, wobei das Stufengetriebe und/oder die Reibkupplung manuell betätigbar sind, und wobei die Reibkupplung zumindest vor dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart geschlossen wird.
- Insgesamt wird ein Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart im Allgemeinen initiiert, wenn zum Betrieb der elektrischen Maschinenanordnung nicht hinreichend Energie zur Verfügung steht (beispielsweise Unterschreiten eines unteren Grenzwertes eines Ladezustandes einer Batterie) oder wenn die vom Fahrer abgerufene Fahrleistung nicht alleine von der elektrischen Maschinenanordnung erfüllt werden kann.
- Der Startvorgang des Verbrennungsmotors wird dabei vorzugsweise automatisiert ausgelöst und derart gesteuert, dass der Verbrennungsmotor schnell in die Nähe der Zieldrehzahl (aktuelle Fahrgeschwindigkeit bei gegebener eingelegter Gangstufe im Stufengetriebe) gelangt. Im Bereich der Freilaufsperrwirkung sorgt ein sanfter Drehzahlangleich für einen guten Komfort. Sobald der Freilauf aufgrund der angeglichenen Drehzahl nicht mehr aktiv ist, kann der Freilauf vorzugsweise in eine Sperr- bzw. Verriegelungsposition geschaltet werden, so dass der Verbrennungsmotor starr mit dem Abtrieb gekoppelt ist.
- Wenn von der zweiten Betriebsart zurück in die erste Betriebsart gewechselt werden soll (wenn beispielsweise der Ladezustand der Batterie wieder in Ordnung ist oder die abgerufene Leistung alleine durch die elektrische Maschinenanordnung darstellbar ist), kann der Freilauf vorzugsweise wieder umgeschaltet werden (also entriegelt werden). In diesem Fall kann der Verbrennungsmotor einfach ausgeschaltet werden und austrudeln, während das Fahrzeug alleine mittels der elektrischen Maschinenanordnung angetrieben wird. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens geeignet ist; -
2 ein Diagramm von Drehmoment über Geschwindigkeit zur Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens; -
3 eine der2 vergleichbare Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens; -
4 eine der2 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens; -
5 eine der2 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens; -
6 ein Detail VI der5 ; -
7 Diagramme von Drehzahlen und Zuständen der ersten und der zweiten Antriebseinheit bei einem rein elektromotorischen Anfahren und bei einem Wechsel zu einem hybridischen Betrieb unter Verwendung eines Freilaufes; -
8 eine schematische Darstellung einer Variante des in1 gezeigten Antriebsstranges -
9 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in1 gezeigten Antriebsstranges; und -
10 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in1 gezeigten Antriebsstranges. - In
1 ist ein Fahrzeug, wie ein Personenkraftwagen, in schematischer Form dargestellt und mit10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug10 weist einen Antriebsstrang12 mit einer ersten Antriebseinheit14 und mit einer zweiten Antriebseinheit16 auf. - Die erste Antriebseinheit
14 beinhaltet einen Verbrennungsmotor18 sowie ein mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors18 verbundenes Stufengetriebe20 , das typischerweise 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Gangstufen aufweist. Die Gangstufen des Stufengetriebes20 sind mittels eines Wählhebels22 manuell anwählbar. - Ferner beinhaltet die erste Antriebseinheit
14 eine Anfahr- und Trennkupplung24 , deren Eingangsglied mit dem Ausgang des Stufengetriebes20 verbunden ist und deren Ausgangsglied vorzugsweise über einen schaltbaren Freilauf25 mit einem Verteilergetriebe26 für eine erste angetriebene Achse27 des Kraftfahrzeuges10 verbunden ist. Die als Reibkupplung ausgebildete Trennkupplung24 ist vorzugsweise manuell (per Fuß des Fahrers) mittels eines Kupplungspedals23 betätigbar. Die erste angetriebene Achse27 kann beispielsweise eine Vorderachse des Kraftfahrzeuges sein und beinhaltet zwei angetriebene Räder28L ,28R . - Zum Antrieb des Kraftfahrzeuges
10 mittels der ersten Antriebseinheit14 wird der Verbrennungsmotor18 in Betrieb gesetzt und nach Öffnen der Reibkupplung24 eine geeignete Gangstufe des Stufengetriebes20 gewählt. Anschließend kann durch Schließen der Reibkupplung24 die Antriebsleistung auf ein Eingangsglied des Verteilergetriebes26 geleitet werden, von wo die Antriebsleistung auf die zwei angetriebenen Räder28L ,28R der ersten Achse27 verteilt wird. - Die Steuerung der ersten Antriebseinheit
14 erfolgt mittels einer ersten Steuereinheit30 . Ferner ist der Verbrennungsmotor18 mit einem Energiespeicher in Form eines Tanks32 verbunden. - Wie es in
1 bei24' gezeigt ist, kann eine Anfahr- und Trennkupplung auch zwischen dem Verbrennungsmotor18 und dem Stufengetriebe20 angeordnet sein. Die Trennkupplung24' kann alternativ oder zusätzlich zu der Trennkupplung24 vorgesehen sein. - Die zweite Antriebseinheit
16 beinhaltet eine elektrische Maschinenanordnung34 , die eine elektrische Maschine36 aufweist. Die elektrische Maschinenanordnung34 kann weitere elektrische Maschinen aufweisen, beispielsweise eine zweite elektrische Maschine38 , die im Bereich der ersten Antriebseinheit14 angeordnet ist. Die zweite elektrische Maschine38 kann dabei zwischen dem Stufengetriebe20 und dem Eingangsglied der Reibkupplung24 angeschlossen sein, und/oder zwischen dem Ausgangsglied der Reibkupplung24 und dem Verteilergetriebe26 . - Die elektrische Maschine
36 ist über eine optionale Trenneinrichtung40 mit einem zweiten Verteilergetriebe42 verbunden, das dazu ausgelegt ist, die Antriebsleistung der elektrischen Maschine38 auf die zwei angetriebenen Räder44L ,44R einer zweiten Achse43 des Kraftfahrzeuges10 zu verteilen. - Die elektrische Maschinenanordnung
34 wird mittels einer zweiten Steuereinheit46 gesteuert. Ferner ist die zweite Steuereinheit46 mit einem elektrischen Energiespeicher48 (beispielsweise einer Batterie, einem Schwungradspeicher oder Ähnlichem) verbunden. - Der Energiespeicher
48 kann aufgeladen werden, während das Kraftfahrzeug10 mittels der ersten Antriebseinheit14 angetrieben wird. In diesem Fall wirkt die elektrische Maschine36 als Generator. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den Energiespeicher48 mit einem elektrischen Netz zu verbinden (sogenannter Plug-in-Hybrid). - Die erste Steuereinheit
30 und die zweite Steuereinheit46 sind mit einer übergeordneten Steuereinrichtung50 verbunden. Die Steuereinrichtung50 ist dazu ausgelegt, den Antriebsstrang12 in einer ersten Betriebsart auf einen rein elektromotorischen Antrieb mittels der zweiten Antriebseinheit16 einzustellen, wobei der Freilauf25 wirksam ist, um Schleppmomente durch die erste Antriebseinheit14 zu vermeiden. In einer weiteren Betriebsart kann die Steuereinrichtung50 einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb mittels der ersten Antriebseinheit14 einrichten. In diesem Fall kann die optionale Trenneinrichtung40 geöffnet sein, um Schleppmomente durch die zweite Antriebseinheit16 zu vermeiden. Die Trenneinrichtung40 kann jedoch auch geschlossen sein, um die elektrische Maschine36 im Generatorbetrieb zum Aufladen des Energiespeichers48 zu verwenden. Ferner ist es hierbei auch möglich, im Bremsbetrieb des Kraftfahrzeuges10 durch Rekuperation Energie für den Energiespeicher48 zu gewinnen. - Schließlich ist die Steuereinrichtung
50 auch dazu ausgelegt, eine gemischte bzw. hybride Betriebsart einzurichten, bei der die zwei Antriebseinheiten14 ,16 gleichzeitig bzw. parallel betrieben werden. In diesem Fall wird ein Allradbetrieb eingerichtet, bei dem die erste Achse27 mittels der ersten Antriebseinheit14 angetrieben wird und bei dem die zweite Achse43 mittels der zweiten Antriebseinheit16 angetrieben wird. - Es versteht sich, dass die Steuereinrichtung
50 über geeignete Funktionen verfügt, um möglichst in allen Betriebszuständen zwischen den drei genannten Betriebsarten komfortabel für den Fahrer umzuschalten. - Die Steuereinrichtung
50 ist mit einem Gangstufensensor52 verbunden, der erfasst, welche Gangstufe in dem Stufengetriebe20 eingelegt ist. Dies kann über einen Sensor innerhalb des Stufengetriebes20 erfolgen oder aber über einen dem Wählhebel22 zugeordneten Sensor, wie in1 gezeigt. Die Steuereinrichtung ist weiterhin mit einem Kupplungssensor53 verbunden, der erfasst, ob die Reibkupplung24 geöffnet oder geschlossen ist. Vorzugsweise erfasst der Kupplungssensor53 auch die dazwischen liegenden Positionen der Reibkupplung. Ferner ist die Steuereinrichtung50 mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor54 verbunden, der die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges10 ermittelt. Es versteht sich, dass der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor54 als Drehzahlsensor zur Ermittlung einer Drehzahl von Rädern28 ,44 des Kraftfahrzeuges10 ausgelegt sein kann und dass die Umrechnung in eine Geschwindigkeit in der Steuereinrichtung50 erfolgen kann. Ferner kann die Steuereinrichtung50 anstelle einer Fahrzeuggeschwindigkeit auch ein hierzu proportionales anderes Signal erfassen bzw. verarbeiten, wie beispielsweise die Raddrehzahl. - Schließlich ist die Steuereinrichtung
50 mit einer Fahrerschnittstelle56 verbunden. Die Fahrerschnittstelle56 kann eine schematisch angedeutete optische Anzeige58 für den Fahrer beinhalten sowie eine schematisch angedeutete akustische Anzeige60 . Ferner kann die Fahrerschnittstelle56 eine Drehzahlanzeige62 beinhalten, die beispielsweise optischer oder akustischer Art sein kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Drehzahlanzeige62 um einen Drehzahlmesser. Der Drehzahlmesser62 kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors18 anzeigen. Zu diesem Zweck ist ein geeigneter Drehzahlsensor vorgesehen, der vorliegend nicht dargestellt ist. - Der Drehzahlmesser
62 kann jedoch auch dazu ausgelegt sein, eine virtuelle Drehzahl anzuzeigen, die der Verbrennungsmotor bei einem bestimmten Zustand des Kraftfahrzeuges10 hätte, und zwar, während das Fahrzeug10 rein elektromotorisch angetrieben wird. - Die Steuereinrichtung
50 ist dazu ausgelegt, die zweite Antriebseinheit16 so anzusteuern, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung34 abgegebene Drehmoment bei rein elektromotorischem Antrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges10 und von der in dem Stufengetriebe20 eingerichteten Gangabstufung und/oder von der eingelegten Gangstufe so gesteuert wird, dass das hierdurch erzielte Antriebsverhalten dem Antriebsverhalten der ersten Antriebseinheit14 entspricht. - Mit anderen Worten wird bei rein elektromotorischem Antrieb ein Fahrverhalten erzeugt, das im Wesentlichen dem Fahrverhalten entspricht, wenn das Fahrzeug rein verbrennungsmotorisch angetrieben oder aber im gemischten Betrieb (Hybridbetrieb) betrieben würde.
- Hierdurch ist es möglich, dass das Fahrzeug zwischen den verschiedenen Betriebsmodi wechselt, ohne dass sich für den Fahrer ein unterschiedliches Fahrverhalten ergibt. Dies führt zu einem höheren Komfort des Antriebsstranges
12 . - Bevorzugt sind, wie in
1 gezeigt, die Gangstufen des Stufengetriebes20 manuell wählbar, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeuges10 bei rein elektromotorischem Antrieb dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges10 angepasste Gangstufe manuell auszuwählen. - Bei dem Stufengetriebe
20 kann es sich bei dieser Ausführungsform um ein manuelles Schaltgetriebe handeln, bei dem die Gangstufen nur manuell mittels des Wählhebels22 ausgewählt werden können. Alternativ kann es sich bei dem Stufengetriebe20 um ein automatisches Getriebe handeln, bei dem die Gangstufen automatisch oder aber manuell mittels eines Wählhebels22 gewählt werden können. - Um bei rein elektromotorischem Antrieb zu gewährleisten, dass in dem Stufengetriebe
20 immer eine passende Gangstufe eingelegt ist, die es ermöglicht, die erste Antriebseinheit14 zum Einrichten eines gemischten Betriebes zuzuschalten, wird der Fahrer bei dem gezeigten Antriebsstrang12 durch nachstehend beschriebene Verfahren dazu angeregt, die Gangstufen manuell nachzuführen, obgleich das Fahrzeug rein elektromotorisch fährt. Es ist dabei bevorzugt, dass der Fahrer die Gangstufen wie bei einem Handschaltgetriebe ein- und auslegt, wobei er vor einem Gangwechsel die Reibkupplung mit dem Kupplungsfuß öffnet und nach dem Gangwechsel wieder schließt. Das Fahrgefühl kann dabei durch den elektromotorischen Antrieb nachgebildet werden, insbesondere, wenn der Kupplungssensor53 nicht nur die Offen- und die Schließposition der Reibkupplung24 sondern auch die dazwischen liegenden Positionen (wie etwa den Schleifpunkt) erfasst. - Das Anregen der Gangnachführung kann beispielsweise durch eine der Anzeigen
58 ,60 ,62 erfolgen. Vorzugsweise wird dem Fahrer des Kraftfahrzeuges10 bei rein elektromotorischem Antrieb dabei eine virtuelle Drehzahl akustisch oder optisch angezeigt, die der Verbrennungsmotor aufgrund der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges10 und der in dem Stufengetriebe20 eingelegten Gangstufe hätte. - Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Anregung des Fahrers zur korrekten manuellen Auswahl einer Gangstufe durch geeignete Steuerung des von der elektrischen Maschinenanordnung
34 abgegebenen Drehmomentes erfolgen. - Insbesondere kann dies dadurch erfolgen, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung
34 abgegebene Drehmoment bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle oder bei Erreichen dieser Schwelle reduziert wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln. - Ein solches Beispiel ist in
2 gezeigt.2 zeigt ein Diagramm66 von Drehmoment bzw. Zugkraft F über der Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges10 . Dabei ist in dem Diagramm66 zum einen eine Zugkraftkennlinie68 der ersten Antriebseinheit14 gezeigt. Die Zugkraftkennlinie68 ergibt sich durch die Charakteristik der Kombination von Verbrennungsmotor18 und Stufengetriebe20 . Man erkennt, dass bei eingelegter Gangstufe1 ein hohes Drehmoment M (bzw. eine hohe Zugkraft F) auf die angetriebene Achse27 übertragen werden kann, dies jedoch nur bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit. - Die entsprechenden Zugkraftkurven für die Gangstufen
2 ,3 und4 sind in2 ebenfalls dargestellt. Diese Darstellung ist rein schematischer Art und nur der Übersichtlichkeit halber auf vier Gangstufen begrenzt. Es versteht sich, dass das Stufengetriebe20 eine größere Anzahl von Gangstufen aufweisen kann. - In
2 ist bei70 ferner die Kennlinie von Drehmoment der elektrischen Maschinenanordnung34 über der Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges10 gezeigt. Man erkennt, dass die elektrische Maschinenanordnung34 bereits bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V = 0 ihr höchstes Drehmoment abgeben kann, das dann mit zunehmender Geschwindigkeit abfällt. Man sieht in2 anhand des Zugkraftdiagramms68 auch, dass der Verbrennungsmotor eine bestimmte Leerlaufdrehzahl LL benötigt, um Antriebsleistung zu erzeugen. - Wenn die zweite Antriebseinheit
16 so betrieben würde, dass die elektrische Maschinenanordnung34 immer ihr maximales verfügbares Drehmoment abgeben würde, wie es vom Fahrer angefordert wird, würde sich bei rein elektromotorischem Antrieb ein völlig anderes Fahrverhalten ergeben als bei einem Antrieb mit Verbrennungsmotor. Ferner könnte eine Situation auftreten, bei der das Fahrzeug eine Geschwindigkeit erreicht, die nicht von der Kennlinie der in dem Stufengetriebe20 eingelegten Gangstufe erfasst wird. Bei Verwendung eines manuellen Schaltgetriebes könnte die erste Antriebseinheit14 folglich nicht ohne Weiteres während des rein elektromotorischen Betriebes zugeschaltet werden. - Demzufolge wird, wie es in
2 durch eine Begrenzungskennlinie72 gezeigt ist, eine Mehrzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellen in Form von Hochschaltschwellen HS1, HS2, HS3, ... definiert. Die Hochschaltschwelle HS1 entspricht vorzugsweise dem maximal möglichen Drehmoment der ersten Antriebseinheit14 bei eingelegter Gangstufe1 . In entsprechender Weise entspricht die zweite Hochschaltschwelle HS2 dem maximalen Drehmoment der ersten Antriebseinheit14 bei eingelegter Gangstufe2 . Die Hochschaltschwelle3 entspricht dem maximalen Drehmoment der Antriebseinheit14 bei eingelegter Gangstufe3 , usw. - Durch die Begrenzungskennlinie
72 wird dann, wenn in dem Stufengetriebe20 die Gangstufe1 eingelegt wird und das Fahrzeug bei einem Beschleunigungsvorgang die Hochschaltschwelle HS1 erreicht, eine Begrenzung des von der elektrischen Maschinenanordnung34 abgegebenen Drehmomentes eingerichtet, die signifikant ist und aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung in2 als Drehmoment Null angedeutet ist. Demzufolge verliert der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb bei Erreichen der ersten Hochschaltschwelle HS1 Zugkraft und wird hierdurch angeregt, in dem Stufengetriebe20 die Gangstufe2 einzulegen. Sobald dies der Fall ist, wird die Drehmomentbegrenzung der elektrischen Maschinenanordnung34 wieder aufgehoben. Erst wenn die zweite Hochschaltschwelle HS2 während des Beschleunigungsvorganges erreicht wird, wird das Drehmoment wieder begrenzt, um den Fahrer anzuregen, in die Gangstufe3 zu schalten, usw. -
3 zeigt ein Diagramm66' einer abgewandelten Ausführungsform eines solchen Ansteuerungsverfahrens. Hierbei sind ebenfalls Hochschaltschwellen HS1, HS2, HS3, HS4, HS5 eingerichtet. Zumindest für die Hochschaltschwellen HS1, HS2, HS3, HS4, also für die unteren Gangstufen, wird das von der elektrischen Maschinenanordnung34 abgegebene Drehmoment nicht schlagartig bei Erreichen der jeweiligen Schwelle auf Null begrenzt sondern degressiv bzw. allmählich verringert, um den Fahrer frühzeitig dazu anzuregen, in den nächst höheren Gang zu schalten. - Die entsprechende Drehzahlbegrenzungskennlinie ist in
3 mit72' bezeichnet. Die Zugkraftkennlinie68 der ersten Antriebseinheit14 ist in3 mit68' bezeichnet. - Während die Begrenzungskennlinien
72 bzw.72' der2 und3 für Hochschaltvorgänge bei Beschleunigungsvorgängen des Kraftfahrzeuges10 ausgelegt sind, zeigt4 ein Diagramm74 , bei dem eine Begrenzungskennlinie76 für Rückschaltvorgänge bei Verringerung der Geschwindigkeit zu sehen ist. - Die Begrenzungskennlinie
76 ist eingerichtet mit einer Mehrzahl von Rückschaltschwellen RS1, RS2, RS3, RS4. Wenn die Geschwindigkeit V des Fahrzeuges10 abnimmt, wird bei Erreichung einer jeweiligen Rückschaltschwelle RS das Drehmoment der elektrischen Maschinenanordnung34 begrenzt, um den Fahrer dazu anzuregen, einen Gang herunterzuschalten. Die Rückschaltschwellen RS sind, bezogen auf die jeweiligen Gangkennlinien der Zugkraftkennlinie68 der ersten Antriebseinheit14 , so angeordnet, dass sie im Bereich einer unteren Grenze der jeweiligen Gangkennlinien1 ,2 ,3 ,4 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass in4 zwecks einer übersichtlicheren Darstellung die jeweiligen Gangkennlinien1 ,2 ,3 ,4 in Richtung der Geschwindigkeit V nicht einander überschneidend dargestellt sind, was für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors18 notwendig ist. In Realität sehen die jeweiligen Gangkennlinien1 ,2 ,3 ,4 eher so aus wie die entsprechenden Kennlinien der2 oder3 . -
5 zeigt ein weiteres Diagramm80 , in dem für einen Schubbetrieb der ersten Antriebseinheit14 das gangabhängige Motorbremsmoment in Form einer Schubkraftkennlinie82 dargestellt ist. Die Generatorkennlinie der elektrischen Maschinenanordnung34 ist bei84 gezeigt. Um während eines rein elektromotorischen Antriebes auch einen Schubbetrieb, wenn also der Fahrer beispielsweise vom Gas geht, mit einem Verhalten zu erzeugen, das dem eines Verbrennungsmotors entspricht, wird bei Rücknahme einer Momentenanforderung durch den Fahrer jeweils ein gangabhängiges Schubmoment mittels der elektrischen Maschinenanordnung34 erzeugt, das der Schubkraftkennlinie82 der ersten Antriebseinheit14 entspricht. Dies ist in5 durch einen Pfeil86 angedeutet, bei dem die Generatorkennlinie84 der elektrischen Maschinenanordnung34 auf die Schubkraftkennlinie82 übergeht. - In
5 sind ferner Rückschaltschwellen RS1 ... RS5 gezeigt, die den Rückschaltschwellen der4 entsprechen können. Wenn im Schubbetrieb die untere Drehzahlgrenze einer Gangkennlinie der Schubkraftkennlinie82 erreicht wird, wird der Fahrer durch akustische oder optische Maßnahmen angeregt, einen Gang herunter zu schalten. Ferner kann dies durch eine Veränderung des Generatormomentes erfolgen, beispielsweise durch eine Erhöhung des Schubmomentes. Alternativ hierzu ist es auch möglich, bei Erreichen der unteren Grenze der jeweiligen Gangkennlinie durch die elektrische Maschinenanordnung34 eine Schwingung in den Antriebsstrang12 einzuleiten, wie es in6 bei90 gezeigt ist. - Hierdurch wird ein ”Ruckeln” simuliert, das entstehen würde, wenn man bei rein verbrennungsmotorischem Antrieb an die untere Grenze einer jeweiligen Gangkennlinie kommen würde.
- Die obigen Ausführungsformen sind generell auch darstellbar, ohne in der ersten Antriebseinheit einen Freilauf
25 vorzusehen. - Der Vorteil des Bereitstellens eines solchen Freilaufes
25 ergibt sich insbesondere anhand der Diagramme der7 . - In
7 sind Zeitablaufdiagramme gezeigt, anhand derer ein Anfahrvorgang in der rein elektromotorischen Betriebsart sowie ein Übergang von der rein elektromotorischen Betriebsart in eine gemischte Betriebsart gezeigt sind. - Ein oberes Diagramm zeigt dabei die Drehzahl nEM der elektrischen Maschinenanordnung und die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors jeweils standardisiert unter Berücksichtigung etwaiger Übersetzungsverhältnisse im Stufengetriebe etc. Ein weiteres Diagramm zeigt die Betätigung der Reibkupplung
24 zwischen einem offenen Zustand O und einem geschlossenen Zustand G. Ein weiteres Diagramm zeigt den Schaltzustand des Freilaufes25 zwischen einem offenen Zustand O, bei dem ein Ausgangsglied des Freilaufes schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes und einem Sperrzustand S, bei dem der Freilauf gesperrt bzw. verriegelt ist, so dass dessen Eingangsglied und Ausgangsglied starr miteinander gekoppelt sind. Schließlich zeigt ein weiteres Diagramm den Zustand des Stufengetriebes20 . - Es wird zunächst ein Anfahrvorgang erläutert. Zu einem Zeitpunkt t0 wird dabei zunächst die Kupplung
24 von ihrem normalerweise geschlossenen Zustand G geöffnet. Zu einem Zeitpunkt t1 wird anschließend die Gangstufe1 in dem Stufengetriebe20 eingelegt. Zu einem Zeitpunkt t2 wird die Kupplung24 wiederum geschlossen. Hierbei ist der Verbrennungsmotor noch nicht gestartet, so dass dessen Drehzahl nVM Null ist. - Mit dem erneuten Schließen der Kupplung
24 wird Antriebsleistung von der zweiten Antriebseinheit erzeugt, so dass die Drehzahl nEM ansteigt und das Fahrzeug anfährt. - Das Einlegen der Gangstufe
1 (mit dem vorherigen Öffnen der Kupplung24 ) ist vorzugsweise eine Voraussetzung dafür, dass die zweite Antriebseinheit in Betrieb gesetzt wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch bei einem rein elektromotorischen Betrieb zunächst die richtige Gangstufe eingelegt ist, so dass ein Zuschalten des Verbrennungsmotors schnell erfolgen kann. Es versteht, dass dann, wenn die Drehzahl nEM ansteigt, so dass eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle erreicht wird, vorzugsweise das Drehmoment der elektrischen Maschinenanordnung34 so geregelt wird, wie es in2 bis6 gezeigt ist, so dass der Fahrer angeregt wird, gegebenenfalls in eine weitere Gangstufe zu wechseln. - Im Fall der
7 ist ferner dargestellt, dass noch während des Fahrens in einem Bereich der Gangstufe1 zu einem Zeitpunkt t3 ein Zuschalten der ersten Antriebseinheit erforderlich wird (beispielsweise aufgrund eines niedrigen Ladezustandes des Energiespeichers der zweiten Antriebseinheit16 oder aufgrund einer erhöhten Leistungsanforderung). Zum Zeitpunkt t3 wird folglich der Verbrennungsmotor18 gestartet, so dass dessen Drehzahl nVM zunächst eine Leerlaufdrehzahl LL erreicht. Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors vergleichsweise schnell hochgeregelt, bis diese zum Zeitpunkt t4 eine Drehzahl erreicht, die der Drehzahl nEM der elektrischen Maschinenanordnung34 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt entfaltet der Freilauf25 seine Wirkung und das Fahrzeug10 wird ab dem Zeitpunkt t4 im gemischten Betrieb angetrieben, und zwar sowohl mittels der elektrischen Maschinenanordnung34 als auch mittels des Verbrennungsmotors18 . Zu einem anschließenden Zeitpunkt t5 kann der Freilauf25 dann gesperrt (verriegelt) werden, so dass während des gemischten Betriebes sowohl Zug- als auch Schubmomente von dem Verbrennungsmotor18 auf die angetriebenen Räder übertragen werden können. - In den folgenden
8 bis10 sind weitere alternative Formen von Antriebssträngen12 gezeigt, die generell hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise dem Antriebsstrang12 der1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert. - So zeigt
8 eine Variante des Antriebsstranges der1 . Bei dieser Ausführungsform ist anstelle einer einzelnen Trennkupplung zwischen dem Stufengetriebe20 und dem Verteilergetriebe26 eine sogenannte Twin-Kupplungsanordnung vorgesehen. Die Twin-Kupplungsanordnung beinhaltet eine erste Reibkupplung24L und eine zweite Reibkupplung24R , deren Eingangsglieder jeweils mit dem Ausgang des Stufengetriebes20 verbunden sind. Die Ausgangsglieder der zwei Trennkupplungen24L ,24R sind mit den jeweiligen angetriebenen Rädern28L ,28R verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist ein Verteilergetriebe26 nicht notwendig. Vielmehr sind die zwei Reibkupplungen24L ,24R unabhängig voneinander ansteuerbar. Bei einem Anfahrvorgang werden die beiden Reibkupplungen24L ,24R im Wesentlichen gleichzeitig geschlossen. Im Fahrbetrieb kann das von den Trennkupplungen24L ,24R übertragene Drehmoment unterschiedlich eingestellt werden, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, um ein ”Active Yaw-Verhalten” zu erzeugen. - Auch bei dieser Ausführungsform kann optional eine zusätzliche Reibkupplung
24' zwischen dem Verbrennungsmotor18 und dem Stufengetriebe20 vorgesehen sein. - Auch bei der Variante der ersten Antriebseinheit
14 der8 ist es möglich, eine Freilaufeigenschaft zu integrieren. In diesem Fall sind ein erster Freilauf25L und ein zweiter Freilauf25R vorgesehen, die in8 schematisch angedeutet sind und jeweils in Richtung des Leistungsflusses gesehen hinter den Reibkupplungen24L ,24R angeordnet werden können. - Die Reibkupplungen
24L ,24R können theoretisch manuell betätigbar sein, sind jedoch vorzugsweise automatisiert betätigbar. - In
9 ist eine Variante eines Antriebsstranges12 dargestellt, bei der die erste Antriebseinheit14 und die zweite Antriebseinheit16 dieselbe Achse des Kraftfahrzeuges12 antreiben, also entweder die Achse27 oder die Achse43 über ein Verteilergetriebe26 bzw.42 . - Bei der Variante der
9 ist eine Anfahr- und Trennkupplung (Reibkupplung)24 zwischen dem Verbrennungsmotor18 und dem Stufengetriebe20 vorgesehen. Die Reibkupplung24 ist dabei manuell betätigbar. Auch das Stufengetriebe20 ist manuell betätigbar. Zwischen dem Stufengetriebe20 und dem Verteilergetriebe26 /42 ist ein Freilauf25 vorgesehen. - In
10 ist eine weitere Variante eines Antriebsstranges12 gezeigt, der generell der Variante der9 entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Freilauf25 zwischen der Reibkupplung24 und dem Stufengetriebe20 angeordnet. Bei beiden Varianten der9 und10 ist ein Ausgang der zweiten Antriebseinheit16 ebenfalls mit dem Verteilergetriebe26 /42 verbunden. - Sofern die erste Antriebseinheit
14 mit einem Freilauf25 ausgestattet ist, so ist dieser vorzugsweise umschaltbar ausgebildet. Zu diesem Zweck ist der Freilauf25 vorzugsweise mit der Steuereinrichtung50 bzw. einem Aktuator verbunden. Bei den Ausführungsformen der1 bis9 ist der Freilauf25 dabei vorzugsweise zwischen drei Positionen umschaltbar, einsschließlich einer ersten Position, in der der Freilauf offen ist, so dass ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer ersten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes. In einer zweiten Position ist der Freilauf gesperrt (verriegelt), so dass das Eingangsglied starr mit dem Ausgangsglied verbunden ist. In einer dritten Position ist ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer zweiten Drehrichtung schneller rotierbar als ein Eingangsglied des Freilaufes, wobei die zweite Drehrichtung entgegengesetzt ist zu der ersten Drehrichtung. Die dritte Position wird vorzugsweise dann verwendet, wenn in dem Stufengetriebe20 ein Rückwärtsgang eingelegt ist. - Bei der Ausführungsform der
10 ist der Freilauf25 in Richtung des Leistungsflusses gesehen vor dem Stufengetriebe20 angeordnet, so dass bei dieser Ausführungsform der Freilauf25 vorzugsweise nur zwischen der ersten und der zweiten Position umschaltbar ausgebildet sein sollte. Die Drehrichtungsumkehr zum Einrichten eines Rückwärtsganges wird in Leistungsflussrichtung gesehen erst hinter dem Freilauf25 eingerichtet. - Ferner versteht sich, dass die Ausführungsformen von ersten Antriebseinheiten
14 der8 bis10 bei dem Antriebsstrang der1 alternativ zu der dort dargestellten ersten Antriebseinheit14 verwendet werden können. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007052261 A1 [0005]
- DE 19919454 A1 [0006]
Claims (11)
- Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges (
12 ), der eine erste Antriebseinheit (14 ) mit einem Verbrennungsmotor (18 ) und einem Stufengetriebe (20 ) zum Antrieb wenigstens einer Achse (27 ) des Kraftfahrzeuges (10 ) sowie eine zweite Antriebseinheit (16 ) mit einer elektrischen Maschinenanordnung (34 ) aufweist, wobei die elektrische Maschinenanordnung (34 ) dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse (43 ) des Kraftfahrzeuges (10 ) anzutreiben, wobei das Stufengetriebe (20 ) eine Mehrzahl von Gangstufen (1 ,2 ,3 , ...) aufweist, und wobei der Antriebsstrang (12 ) dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug (10 ) zumindest rein elektromotorisch anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung (34 ) abgegebene Drehmoment (M) bei rein elektromotorischem Antrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (V) des Kraftfahrzeuges (10 ) und von der in dem Stufengetriebe (20 ) eingerichteten Gangabstufung (1 ,2 ,3 ,4 , ...) so gesteuert wird, dass das hierdurch erzielte Antriebsverhalten dem Antriebsverhalten der ersten Antriebseinheit (14 ) entspricht. - Verfahren nach Anspruch 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangstufen (
1 ,2 ,3 , ...) des Stufengetriebes (20 ) manuell wählbar sind, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeuges (10 ) bei rein elektromotorischem Antrieb dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit (V) des Kraftfahrzeuges (10 ) angepasste Gangstufe (1 ,2 ,3 , ...) manuell auszuwählen. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer durch eine akustische Anzeige (
60 ) dazu angeregt wird, eine angepasste Gangstufe (1 ,2 ,3 , ...) auszuwahlen. - Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer durch eine optische Anzeige (
58 ;62 ) dazu angeregt wird, eine angepasste Gangstufe (1 ,2 ,3 , ...) auszuwählen. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer des Kraftfahrzeuges (
10 ) bei rein elektromotorischem Antrieb eine virtuelle Drehzahl (62 ) angezeigt wird, die der Verbrennungsmotor (18 ) aufgrund der Geschwindigkeit (V) des Kraftfahrzeuges (10 ) und der in dem Stufengetriebe (20 ) eingelegten Gangstufe (1 ,2 ,3 , ...) hätte. - Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung (
34 ) abgegebene Drehmoment (M;72 ;76 ;86 ) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (V) des Kraftfahrzeuges (10 ) und von der in dem Stufengetriebe (20 ) eingelegten Gangstufe (1 ,2 ,3 , ...) so gesteuert wird, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges (10 ) dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit (V) des Kraftfahrzeuges (10 ) angepasste Gangstufe (1 ,2 ,3 , ...) manuell auszuwählen. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest zwei aufeinanderfolgende Gangstufen des Stufengetriebes (
20 ) eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle (HS; RS) definiert wird, wobei das von der elektrischen Maschinenanordnung (34 ) abgegebene Drehmoment (M) bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) an die Schwelle (HS; RS) oder bei Erreichen der Schwelle (HS; RS) reduziert wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Hochschaltschwelle (HS) aufweist, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von einer eingelegten Gangstufe in eine höhere Gangstufe hoch zu schalten.
- Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Rückschaltschwelle (RS) aufweist, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von einer eingelegten Gangstufe in eine niedrigere Gangstufe herunter zu schalten.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest zwei aufeinanderfolgende Gangstufen des Stufengetriebes eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle (RS) definiert wird, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von einer eingelegten Gangstufe in eine folgende Gangstufe zu schalten, wobei bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) an die Schwelle (RS) oder bei Erreichen der Schwelle (RS) von der elektrischen Maschinenanordnung (
34 ) eine Schwingung (90 ) erzeugt wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei rein elektromotorischem Antrieb, wenn der Fahrer eine Drehmomentanforderung teilweise oder auf Null reduziert, von der elektrischen Maschinenanordnung (
34 ) ein Schubmoment (86 ) erzeugt wird, das von der Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs und von der eingelegten Gangstufe (1 ,2 ,3 , ...) abhängt.
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R082 | Change of representative |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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