DE102011075433B4 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges und Hybridfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges, das eine mit einem Lader aufgeladene Brennkraftmaschine und mindestens einen Elektroantrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektroantrieb benutzt wird, um den Drehmomentabfall der Brennkraftmaschine während einer Regenerationsphase des Laders nach einer Overboost-Phase desselben zu kompensieren, wobei während der Overboost-Phase des Laders das hierdurch erzielte Drehmoment durch das statische Drehmoment des Elektroantriebes erhöht und die Kompensationsphase so durchgeführt wird, dass das Drehmoment während der Regenerationsphase auf dem durch das statische Drehmoment des Elektroantriebs erhöhten Drehmomentwert während der Overboost-Phase gehalten wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Hybridfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 5.
  • Bei Fahrzeugen mit aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist es möglich, das zur Verfügung stehende maximale Drehmoment über eine kurze Zeitdauer durch eine Overboost-Funktion zu erhöhen. Eine solche Drehmomenterhöhung kann in bestimmten Fahrsituationen erreicht werden, beispielsweise bei Volllast oder Kickdown. Mit „Overboost“ wird eine Funktion bezeichnet, die bei starker Beschleunigung für eine kurze Zeitdauer eine Anhebung des maximalen Motordrehmomentes ermöglicht. Hierbei wird kurzzeitig der Ladedruck über den normalen Wert erhöht.
  • Eine solche Overboost-Phase bzw. Overboost-Funktion ist jedoch nur über eine kurze Zeitdauer möglich, da andernfalls eine Überhitzung des Laders eintritt. Nach einer Overboost-Phase ist daher eine definierte Regenerationszeit für den Lader erforderlich, um entsprechende Schäden am Lader zu vermeiden. Das durch die Overboost-Funktion zur Verfügung gestellte maximale Drehmoment steht daher nur über eine kurze Zeitdauer zur Verfügung.
  • Hybridfahrzeuge sind bekannt. Sie weisen neben einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mindestens einen zusätzlichen Elektroantrieb auf, so dass das Fahrzeug wahlweise über die Brennkraftmaschine oder den mindestens einen Elektroantrieb und/oder gemeinsam über beide Antriebsarten angetrieben werden kann. Im vorliegenden Fall geht es um ein Hybridfahrzeug, das neben dem mindestens einen Elektroantrieb eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit Overboost-Funktion besitzt.
  • Aus der DE 10 2008 064 536 A1 sind ein Verfahren und ein Hybridfahrzeug mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 5 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren und diesem bekannten Hybridfahrzeug wird eine von der Hybridfahrzeugeinrichtung bewirkte Veränderung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments durch eine komplementäre Veränderung des von der Elektromaschine abgegebenen Drehmoments ausgeglichen, um ein verbessertes Messverfahren zum Erfassen der Wirkung von mindesten einer Hybridfahrzeugeinrichtung auf die Drehmomentabgabe einer Brennkraftmaschine eines Hybridantriebes zur Verfügung zu stellen.
  • Aus der US 4 651 561 A ist eine Overboost-Steuerung bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine bekannt.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Momentensteuerung eines Hybridkraftfahrzeuges sind aus der DE 10 2005 047 940 A1 bekannt. Hierbei wird in einer anfänglichen Boostphase dem verbrennungsmotorischen Moment ein dynamisches, positives elektromotorisches Moment aufgeprägt. In einer zweiten Phase wird dem verbrennungsmotorischen Moment für eine vorgebbare Dauer ein vorgebbares (im Wesentlichen konstantes) positives oder negatives elektromotorisches Moment aufgeprägt.
  • Weitere Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges, bei denen ein Elektroantrieb den Drehmomentabfall einer aufgeladenen Brennkraftmaschine zumindest teilweise kompensiert, gehen aus der DE 10 2006 039 399 A1 und JP 2004 092 456 A hervor.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem sich ein besonders gutes Fahrverhalten des Hybridfahrzeuges erzielen lässt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, die Overboost-Phase des Laders der Brennkraftmaschine, während der maximales Drehmoment zur Verfügung gestellt wird, zu verlängern, da während der nachfolgenden Regenerationsphase zwar ein Drehmomentabfall der Brennkraftmaschine auftritt, dieser jedoch durch das von dem mindestens einen Elektroantrieb gelieferte Drehmoment kompensiert wird. Der Lader der Brennkraftmaschine kann daher wie beim Stand der Technik weiterhin eine Regenerationsphase durchlaufen, um ihn vor Überhitzungen zu schützen. Trotzdem wird während der Regenerationsphase des Laders der Brennkraftmaschine insgesamt ein Drehmomentabfall vermieden, da zusätzlich zum reduzierten Drehmoment der Brennkraftmaschine das vom Elektroantrieb zur Verfügung gestellte Drehmoment tritt. Während der eigentlichen Overboost-Regenerationsphase findet daher eine Addition des von der Brennkraftmaschine gelieferten reduzierten Drehmomentes und des vom Elektroantrieb gelieferten Drehmomentes statt, so dass insgesamt weiterhin das maximale Drehmoment aus der Overboost-Phase zur Verfügung gestellt wird. Die Overboost-Phase wird daher verlängert, ohne dass hierdurch der Lader in irgendeiner Weise beschädigt wird.
  • Die Overboost-Phase und die Regenerationsphase des Laders der Brennkraftmaschine werden daher erfindungsgemäß ohne Drehmomentabfall miteinander kombiniert, so dass sich ein verbessertes Fahrverhalten mit Unterstützung des Elektroantriebes ergibt. Wie erwähnt, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die gesamte Overboost-Phase verlängert, und es kann während dieser gesamten Overboost-Phase ein konstantes Drehmoment zur Verfügung gestellt werden, das zu einer konstanten Beschleunigung oder Fahrzeuggeschwindigkeit führt.
  • Speziell wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während der Overboost-Phase des Laders das hierdurch erzielte Drehmoment durch das statische Drehmoment des Elektroantriebes erhöht. Dabei wird die Kompensationsphase so durchgeführt, dass das Drehmoment während der Regenerationsphase auf dem durch das statische Drehmoment des Elektroantriebes erhöhten Drehmomentwert während der Overboost-Phase gehalten wird. Hierbei kann ferner während der Regenerationsphase der Elektroantrieb in einem eigenen Overboost-Modus betrieben werden, so dass auf diese Weise das maximale Drehmoment von beiden Antriebsarten ausgenutzt werden kann.
  • Die Overboost-Funktion selbst kann dem von beiden Antriebsarten zur Verfügung gestellten maximalen Drehmoment folgen, kann jedoch auch für alternierende Overboost- und Aufladezyklen ausgelegt sein.
  • Zweckmäßigerweise wird die Drehmomentabfallkompensation über eine definierte Anzahl von Betriebsphasen durchgeführt. Diese Anzahl der Betriebsphasen kann in Bezug auf die zur Verfügung stehende Batteriebelastung des Fahrzeuges optimiert werden. Dem Fahrer des Hybridfahrzeuges steht daher eine verlängerte Overboost-Funktion über eine bestimmte Anzahl von Betriebsphasen zur Verfügung, je nach Zustand des Elektroantriebes, d.h. Batteriezustand, Batteriebelastung etc.
  • Das Ende einer Overboost-Phase kann hierbei zum Wiederaufladen der Batterie des Fahrzeuges benutzt werden.
  • Das erfindungsgemäß ausgebildete Hybridfahrzeug umfasst die kennzeichneten Merkmale von Patentanspruch 5.
  • Nach dem Erfassen des Endes der Overboost-Phase des Laders wird daher der Elektroantrieb zugeschaltet bzw. in Betrieb genommen, um zusätzliches Drehmoment zur Verfügung zu stellen und auf diese Weise den Drehmomentabfall der Brennkraftmaschine zu kompensieren. Die Steuereinheit ist dabei so ausgebildet, dass sie den Elektroantrieb so ansteuert, dass dieser zusätzliches Drehmoment liefert, so dass sich insgesamt während der Overboost-Phase und der nachfolgenden Regenerationsphase der gleiche konstante Drehmomentwert ergibt.
  • Speziell ist die Steuereinheit so ausgebildet, dass sie den Elektroantrieb so ansteuert, dass während der Overboost-Phase des Laders das hierdurch erzielte Drehmoment durch das statische Drehmoment des Laders erhöht wird. Bereits während der eigentlichen Overboost-Phase wird daher ein erhöhtes Drehmoment zur Verfügung gestellt, das sich aus dem maximal zulässigen Drehmoment der Brennkraftmaschine und dem statischen Drehmoment des Elektroantriebes zusammensetzt. Die Steuereinheit sorgt dabei dafür, dass dieses erhöhte Drehmoment während der Overboost-Phase und während der Regenerationsphase des Laders nach der Overboost-Phase beibehalten wird.
  • Auch ist die Steuereinheit vorzugsweise so ausgebildet, dass sie den Elektroantrieb so ansteuert, dass dieser die Drehmomentabfallkompensation über eine definierte Anzahl von Betriebsphasen durchführt. Diese definierte Anzahl von Betriebsphasen ist vorzugsweise in Abstimmung mit dem Elektroantrieb optimiert (Batteriezustand, Batteriebelastung etc.).
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung des Antriebes eines Hybridfahrzeuges;
    • 2 ein Diagramm, das den Drehmomentverlauf in Abhängigkeit von der Zeit bei der Durchführung einer Verfahrensvariante zeigt, die nicht mehr unter die Erfindung fällt; und
    • 3 ein Diagramm, das den Drehmomentverlauf in Abhängigkeit von der Zeit bei Durchführung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
  • 1 zeigt schematisch den Antrieb eines Hybridfahrzeuges, das eine Brennkraftmaschine 1 und einen elektrischen Antrieb 6 besitzt, die eine gemeinsame Abtriebswelle 9 aufweisen, wie schematisch dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1, die vier Zylinder aufweist, beaufschlagt die Abtriebswelle 9 mit einem Drehmoment TQCE . Der elektrische Antrieb 6 beaufschlagt die Abtriebswelle 9 mit einem Drehmoment TQEM . Es ergibt sich somit ein Gesamtdrehmoment TQPT = TQCE + TQEM.
  • Der Brennkraftmaschine 1 ist ein Lufteinlasskanal 2 zugeordnet, in dem sich ein von einer Turbine 5 angetriebener Lader 4 befindet. Kraftstoffzuführeinrichtungen für die Brennkraftmaschine sind nicht dargestellt. Ferner weist die Brennkraftmaschine einen Abgaskanal 3 auf, in dem sich die Turbine 5 für den Antrieb des Laders 4 befindet. Die Turbine 5 wird von einem Bypasskanal, in dem sich ein Ventil befindet, umgangen.
  • Die Brennkraftmaschine 1, der Lader 4 mit Turbine 5 und der elektrische Antrieb 6 werden über eine Steuereinheit 8 gesteuert, wobei der elektrische Antrieb 6 über einen Inverter 7 mit der Steuereinheit 8 in Verbindung steht. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst die Steuereinheit 8 das Ende einer Overboost-Phase des Turboladers 4 bzw. den Anfang einer nachfolgenden Regenerationsphase. Sie steuert den elektrischen Antrieb 6 an und nimmt diesen in Betrieb, so dass die Abtriebswelle 9 zusätzlich zum während der Regenerationsphase reduzierten Drehmoment der Brennkraftmaschine mit Drehmoment vom elektrischen Antrieb 6 beaufschlagt wird und sich insgesamt ein Drehmoment TQPT ergibt, das dem von der Brennkraftmaschine während der Overboost-Phase erzeugten Drehmoment entspricht. Es wird somit ein konstantes Drehmoment während der Overboost-Phase und der nachfolgenden Regenerationsphase zur Verfügung gestellt. Mit anderen Worten, der Drehmomentabfall während der Regenerationsphase wird durch das vom elektrischen Antrieb erzeugte Drehmoment kompensiert.
  • Das Ende der Regenerationsphase, d. h. der verlängerten Overboost-Phase, wird von der Steuereinheit 8 erfasst, beispielsweise über eine geeignete Temperaturüberwachung des Laders oder eine entsprechende Zeitsteuerung, und der elektrische Antrieb 6 wird abgeschaltet. Es folgt dann eine erneute Overboost-Phase, während der nur von der Brennkraftmaschine Drehmoment erzeugt wird. Das Ende dieser Overboostphase wird wiederum von der Steuereinheit erfasst, und es wird dann für die nachfolgende Regenerationsphase der elektrische Antrieb 6 zugeschaltet. Auf diese Weise kann somit eine sehr lange Overboost-Phase erzeugt werden, die sich abwechselnd aus Turbolader-Overboost-Phasen und Turbolader-Regenerationsphasen kombiniert mit Elektroantriebsphasen zusammensetzt.
  • 2 zeigt ein Diagramm, in dem der Drehmomentverlauf in Abhängigkeit von der Zeit bei Durchführung einer Verfahrensvariante, die nicht mehr unter die Erfindung fällt, dargestellt ist. Der Verlauf des Drehmomentes (TQ) an der Kupplung über die Zeit ist mit der durchgezogenen Linie 10 dargestellt. Mit 11 ist eine Overboost-Phase des Laders bezeichnet. Das danach abfallende Drehmoment wird durch das vom elektrischen Antrieb erzeugte Drehmoment kompensiert, so dass sich auch während der nachfolgenden Regenerationsphase ein weiterhin konstanter Drehmomentverlauf ergibt. Diese Phase, die der Regenerationsphase des Laders und der Drehmomentbeaufschlagungsphase durch den elektrischen Antrieb entspricht, ist mit 12 bezeichnet. Es folgen dann zwei weitere Phasen 11 und 12, so dass sich insgesamt eine verlängerte Overboost-Phase 13 ergibt. Nachfolgend ist eine Phase 14 dargestellt, die einer Overboost-Phase des Laders mit Batterieaufladung ohne zusätzliches Beschleunigungsdrehmoment in Abhängigkeit vom Zustand der Batterieladung entspricht.
  • 3 zeigt ein entsprechendes Diagramm wie 2 für eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hier ist der Verlauf des Drehmomentes TQ in Abhängigkeit von der Zeit t mit der durchgezogenen Linie 20 dargestellt. Allerdings wird hierbei auch während der Overboost-Phase 21 des Laders die Abtriebswelle zusätzlich mit dem statischen Drehmoment des elektrischen Antriebs beaufschlagt, so dass sich bereits während der Overboost-Phase 21 ein erhöhtes Drehmoment ergibt. Dieses erhöhte Drehmoment wird dann während der nachfolgenden Regenerationsphase 22 des Laders beibehalten, so dass sich insgesamt ein konstantes erhöhtes Drehmoment während der Overboost-Phase 21 und der Regenerationsphase 22 ergibt.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeuges, das eine mit einem Lader aufgeladene Brennkraftmaschine und mindestens einen Elektroantrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektroantrieb benutzt wird, um den Drehmomentabfall der Brennkraftmaschine während einer Regenerationsphase des Laders nach einer Overboost-Phase desselben zu kompensieren, wobei während der Overboost-Phase des Laders das hierdurch erzielte Drehmoment durch das statische Drehmoment des Elektroantriebes erhöht und die Kompensationsphase so durchgeführt wird, dass das Drehmoment während der Regenerationsphase auf dem durch das statische Drehmoment des Elektroantriebs erhöhten Drehmomentwert während der Overboost-Phase gehalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentabfallkompensation über eine definierte Anzahl von Betriebsphasen durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Betriebsphasen in Bezug auf eine optimierte Batteriebelastung des Fahrzeuges gemessen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende einer Overboost-Phase zum Wiederaufladen der Batterie des Fahrzeuges benutzt wird.
  5. Hybridfahrzeug mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, einem Lader für die Brennkraftmaschine, mindestens einem Elektroantrieb und einer Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit einer Overboost-Funktion versehen ist, dass die Steuereinheit den Elektroantrieb so ansteuert, dass während einer Overboost-Phase des Laders das hierdurch erzielte Drehmoment durch das statische Drehmoment des Elektroantriebs erhöht wird, dass das Fahrzeug eine Einrichtung aufweist, die das Ende einer Overboost-Phase des Laders ermittelt und die Steuereinheit über dieses Ende informiert, und dass die Steuereinheit in Abhängigkeit hiervon den Elektroantrieb so ansteuert, dass das Drehmoment während einer Regenerationsphase nach der Overboost-Phase des Laders auf dem durch das statische Drehmoment des Elektroantriebs erhöhten Drehmomentwert während der Overboost-Phase gehalten wird.
  6. Hybridfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit den Elektroantrieb so ansteuert, dass dieser die Drehmomentabfallkompensation über eine definierte Anzahl von Betriebsphasen durchführt.
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