DE102011090028A1

DE102011090028A1 - Anordnung und Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102011090028A1
Application number: DE102011090028A
Authority: DE
Inventors: Matthias Zentgraf; Bernhard Klein; Dierk Reitz; Richard Stark
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Anordnung und Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs mit Handschaltgetriebe (3), wobei die Anordnung mindestens in einem ersten und einem zweiten Betriebszustand betrieben werden kann. Im ersten Betriebszustand treibt ein Verbrennungsmotor (1) das Fahrzeug maximal bis zu einer ersten Geschwindigkeit an, entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs können mindestens ein erster und ein zweiter Gang, sowie ein Rückwärtsgang eingelegt werden, wobei eine Kupplung (2a) betätigt werden muss, um von einem Gang in einen anderen zu wechseln, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird durch den auf ein Gaspedal ausgeübten Druck geregelt. Im zweiten Betriebsmodus wird der Verbrennungsmotor (1) nicht befeuert, der erste Gang oder der Rückwärtsgang ist eingelegt, die Kupplung (2a) wird nicht betätigt wird, und eine elektrische Maschine (6) treibt das Fahrzeug maximal bis zu einer zweiten Geschwindigkeit an. Ein Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus findet statt, wenn ein erstes Umschaltsignal detektiert wurde. Ein Wechsel vom zweiten in den ersten Betriebsmodus findet statt, wenn ein zweites Umschaltsignal detektiert wurde.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit Handschaltgetriebe.
Fahrzeuge werden durch einen Motor angetrieben, welcher über einen Antriebsstrang Kraft auf das Fahrwerk überträgt. Einer der wichtigsten Bestandteile des Antriebsstranges ist dabei das Getriebe. Für den Einsatz in Fahrzeugen sind heute verschiedene Getriebearten bekannt. Das für Kraftfahrzeuge am häufigsten gewählte Getriebe ist dabei das Handschaltgetriebe. Dieses ist generell sehr robust und preisgünstig im Vergleich zu anderen Getriebearten, und bietet zudem einen hohen Wirkungsgrad. Viele Autofahrer wählen ein Handschaltgetriebe insbesondere aus dem Grund, dass im Vergleich zur Verwendung von anderen Getriebearten der Treibstoffverbrauch leichter reduziert werden kann. Ein Nachteil ergibt sich jedoch insbesondere im so genannten „Stopp and Go“ Verkehr, wie zum Beispiel in einem Stau. In solchen Situationen, in denen das Fahrzeug häufig angefahren und wieder angehalten werden muss, muss der Fahrer häufig schalten und die Kupplung betätigen.
Viele Fahrer entscheiden sich wegen dem höheren Fahrkomfort für ein Automatikgetriebe. Beim Automatikgetriebe wird dem Fahrer das Schalten abgenommen, was den Fahrkomfort insbesondere in Stausituationen erhöht, da lediglich Gas und Bremse betätigt werden müssen. Ein Nachteil des Automatikgetriebes ist jedoch der höhere Treibstoffverbrauch im Vergleich zum Handschaltgetriebe.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Fahrkomfort insbesondere in Stausituationen auch bei Nutzung eines Handschaltgetriebes zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs mit Handschaltgetriebe, wobei das Verfahren mindestens einen ersten und einen zweiten Betriebsmodus aufweist. Das Verfahren ist dazu ausgebildet, dass im ersten Betriebsmodus ein Verbrennungsmotor das Fahrzeug maximal bis zu einer ersten Geschwindigkeit antreibt, entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mindestens ein erster und ein zweiter Gang, sowie ein Rückwärtsgang eingelegt werden können, wobei eine Kupplung betätigt werden muss, um von einem Gang in einen anderen zu wechseln, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch den auf ein Gaspedal ausgeübten Druck geregelt wird; dass ein Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein erstes Umschaltsignal detektiert wurde; dass im zweiten Betriebsmodus der Verbrennungsmotor nicht befeuert wird, der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist, die Kupplung nicht betätigt wird, und eine elektrische Maschine das Fahrzeug maximal bis zu einer zweiten Geschwindigkeit antreibt; und ein Wechsel vom zweiten in den ersten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein zweites Umschaltsignal detektiert wurde.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle aufweist, und der dazu ausgebildet ist, ein Fahrzeug maximal bis zu einer ersten Geschwindigkeit anzutreiben, einer Kupplung, die mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, einem Handschaltgetriebe, das über die Kupplung mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und einer elektrischen Maschine, die dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug maximal bis zu einer zweiten Geschwindigkeit anzutreiben. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in einem ersten Betriebsmodus betrieben werden kann, in welchem der Verbrennungsmotor das Fahrzeug maximal bis zu einer ersten Geschwindigkeit antreibt, entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mindestens ein erster und ein zweiter Gang, sowie ein Rückwärtsgang eingelegt werden können, wobei eine Kupplung betätigt werden muss, um von einem Gang in einen anderen wechseln zu können, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch den auf ein Gaspedal ausgeübten Druck geregelt wird; und dass die Anordnung in einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden kann, in welchem der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist, die Kupplung nicht betätigt wird, der Verbrennungsmotor nicht befeuert wird, und die elektrische Maschine das Fahrzeug maximal bis zu einer zweiten Geschwindigkeit antreibt; wobei ein Übergang vom ersten in den zweiten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein erstes Umschaltsignal detektiert wurde; und ein Übergang vom zweiten in den ersten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein zweites Umschaltsignal detektiert wurde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
1 beispielhaft eine schematische Darstellung einer Anordnung mit Handschaltgetriebe zum Antreiben eines Fahrzeugs,
2 eine schematische Darstellung eines Riementriebs,
3 beispielhaft eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung mit Handschaltgetriebe zum Antreiben eines Fahrzeugs,
4 beispielhaft eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung mit Handschaltgetriebe zum Antreiben eines Fahrzeugs,
5 beispielhaft eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung mit Handschaltgetriebe zum Antreiben eines Fahrzeugs,
6 beispielhaft ein mögliches Zustandsdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt den Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Schaltgetriebe mit seinen wichtigsten Komponenten. Der Antriebsstrang umfasst diejenigen Komponenten, welche im Fahrzeug das Drehmoment vom Motor bis auf die Straße übertragen. Bei konventionellen Antriebssträngen kommt ein Verbrennungsmotor 1, wie z. B. ein Otto- oder Dieselmotor zum Einsatz. Über eine Kupplung 2a ist der Verbrennungsmotor 1 mit dem Schaltgetriebe 3 verbunden. Die Kupplung 2a ermöglicht dabei die Unterbrechung des Kraftschlusses zwischen Verbrennungsmotor 1 und Schaltgetriebe 3. Sie wird zum komfortablen Anfahren aus dem Stand und zum Schalten der Gänge benötigt. Zudem gleicht die Kupplung 2a Drehzahlunterschiede zwischen Verbrennungsmotor 1 und Getriebe 3 aus.
Das Getriebe 3 übersetzt die Motordrehzahl auf die Antriebsdrehzahl. Ein Getriebe 3 ist bei Kraftfahrzeugen notwendig, um die notwendige Drehzahl in allen Geschwindigkeitsbereichen dem Verbrennungsmotor 1 zur Verfügung zu stellen. Bei einem Schaltgetriebe 3 werden die Drehzahlübersetzungen durch Zahnradpaare gebildet. Für ein Handschaltgetriebe 3 wird häufig ein so genanntes Stirnradgetriebe verwendet. Die Schaltung erfolgt hierbei durch die Schaltmechanik im Getriebe. Diese Mechanik im Getriebe ist wiederum über ein Gestänge oder einen Seilzug mit einem Schalthebel verbunden (nicht dargestellt). Das Drehmoment wird auf die Getriebeeingangswelle von der Kupplung 2a über ein Keilwellenprofil übertragen. Auf der Getriebeeingangswelle befinden sich einzelne Zahnräder für die verschiedenen Gangstufen. Über diese Zahnräder wird im Weiteren die Getriebeausgangswelle angetrieben. Ein Gangwechsel erfordert eine Unterbrechung des Kraftflusses zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle. Diese Unterbrechung wird durch die Kupplung 2a durchgeführt. Der Fahrer betätigt hierbei die Kupplung 2a und führt einen Schaltvorgang (Gangwechsel) durch den Schalthebel und der damit verbundenen Schaltmechanik im Getriebe durch.
Die Antriebswelle 4 dient der Kraftübertragung zwischen dem Schaltgetriebe 3 und den angetriebenen Rädern. Da im Verbrennungsmotor 1 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, ist dieser mit einem Tank 5 verbunden, in welchem sich der Kraftstoff befindet.
Häufig ist eine elektrische Maschine 6 mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden. Die elektrische Maschine 6 ist in gängigen Fahrzeugen ein elektrischer Generator, der über seine Verbindung mit dem Verbrennungsmotor 1 von diesem angetrieben wird.
Sie versorgt die elektrischen Geräte im Fahrzeug mit Energie. Die elektrische Maschine 6 wird in dieser Ausführung häufig auch als Lichtmaschine bezeichnet. Beispielsweise aus Hybridfahrzeugen sind jedoch auch so genannte Startergeneratoren bekannt. Ein Startergenerator vereint die Funktionen von Starter und Lichtmaschine in einer einzigen elektrischen Maschine 6. Eine derart ausgebildete elektrische Maschine 6 kann damit sowohl den Verbrennungsmotor 1 eines Fahrzeugs beschleunigen (Starter), als auch bei laufendem Motor elektrischen Strom erzeugen (Lichtmaschine). Eine Batterie 7 dient der elektrischen Maschine 6 als Energiespeicher, damit auch bei langsam laufendem oder abgestelltem Motor 1 genügend Strom zur Verfügung steht. Die elektrische Maschine 6 kann direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 gekoppelt werden. Üblicherweise erfolgt die Verbindung zwischen elektrischer Maschine 6 und Verbrennungsmotor 1 jedoch mit einem Riementrieb.
Ein solcher Riementrieb ist schematisch in 2 gezeigt. Die Welle 12 der elektrischen Maschine 6 ist dabei über einen Riemen 13 mit der Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 verbunden. Der Riemen 13 kann beispielsweise ein Keilrippen- oder Keilflachriemen sein, jedoch sind auch andere Arten von Riemen denkbar. Die Kurbelwelle 11 setzt in der Regel die oszillierend lineare (translatorische) Bewegung eines oder mehrerer Kolben 9, welche sich in Zylindern 8 auf und ab bewegen, mit Hilfe von Pleuelstangen 10 in eine Drehbewegung um. Über die Kontaktfläche zwischen Riemen 13 und Kurbelwelle 11, wird das Drehmoment der Kurbelwelle 11 auf den Riemen 13 übertragen. Die Übertragung des Drehmoments vom Riemen 13 auf die Welle 12 der elektrischen Maschine 6 erfolgt auf die selbe Weise. Somit bewirkt die Drehung der Kurbelwelle 11 eine Drehung der Welle 12. Die elektrische Maschine 6 wandelt anschließend die so vom Verbrennungsmotor 1 übertragene mechanische Energie in elektrische Energie um.
Es sind jedoch auch andere Anordnungen und Erweiterungen der Beschriebenen Komponenten möglich. So könnte beispielsweise, wie in 3 gezeigt, die elektrische Maschine 6 über eine schaltbare Kupplung 2b mit der Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 verbunden sein. Durch die Verwendung einer schaltbaren Kupplung 2b kann die Verbindung zwischen Antriebsseite und angetriebener Seite zeitweise unterbrochen werden. So kann die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 6 und der Kurbelwelle 11 je nach Bedarf hergestellt oder getrennt werden. Der Verbrennungsmotor 1 ist in dieser Anordnung wiederum über die Kupplung 2a mit dem Getriebe 3 verbunden. In Verbindung beispielsweise mit einer Freilauf-Einrichtung, könnte in dieser Anordnung die elektrische Maschine 6 bei Stillstand des Verbrennungsmotors 1 verschiedene Nebenaggregate antreiben. Nebenaggregate könnten beispielsweise ein Klimakompressor 61 oder eine Lenkhilfeunterstützung 62 sein.
Wie in 4 gezeigt, könnte die elektrische Maschine 6 aber auch über eine Kupplung 2c auf die Eingangswelle des Getriebes 3 wirken. Eine Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 6 und der Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 besteht bei einer derartigen Anordnung nicht. Der Verbrennungsmotor 1 ist auch in dieser Anordnung über die Kupplung 2a mit dem Getriebe 3 verbunden. Die Verbindung der elektrischen Maschine 6 mit dem Getriebe 3 wird bei einer solchen Lösung auf die selbe Art und Weise wie zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Getriebe 3 hergestellt.
Anstatt über eine Kupplung 2c auf das Getriebe 3 zu wirken, könnte die elektrische Maschine 6, wie in 5 gezeigt, auch direkt an dem Getriebe 3 angeflanscht sein, oder in anderer geeigneter Art und Weise mit dem Getriebe 3 verbunden oder darin integriert werden. Der Verbrennungsmotor 1 ist dabei weiterhin über eine Kupplung 2a mit dem Getriebe 3 verbunden. Bei allen dargestellten Anordnungen ist demnach der Betrieb bei einem Antrieb durch den Verbrennungsmotor 1 identisch. Der Fahrer muss bei allen gezeigten Beispielen bei jedem Gangwechsel das Kupplungspedal betätigen und mit dem Schalthebel den entsprechenden Gang auswählen. Die gezeigten Anordnungen unterscheiden sich nur in der Verbindung der elektrischen Maschine mit dem Antriebsstrang. Je nach Art dieser Verbindung kann die elektrische Maschine mehr oder weniger zusätzliche Funktionen übernehmen. In jedem Fall ist jedoch eine Funktion der elektrischen Maschine 6 als Startergenerator möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt diese im Fahrzeug vorhandenen Komponenten, um den Fahrkomfort insbesondere in Stausituationen zu verbessern. Für die elektrische Maschine 6 ist es dabei jedoch erforderlich, dass keine einfache Lichtmaschine, sondern ein Startergenerator zum Einsatz kommt. Die Komponenten des Antriebsstranges können dabei wie beschrieben, aber auch in geeigneter anderer Art und Weise angeordnet sein. Wie in 6 gezeigt, sieht das Verfahren zur Erhöhung des Fahrkomforts zwei verschiedene Betriebszustände vor. Der erste Betriebszustand stellt einen Normalbetrieb dar. Der Normalbetrieb ist von herkömmlichen Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe 1 bekannt. Hierbei wählt der Fahrer, je nach Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Gang aus. Heutzutage stehen dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges in der Regel 5 oder 6 Vorwärtsgänge zur Verfügung. Zusätzlich ist ein Rückwärtsgang verfügbar.
Um von einem Gang in den anderen zu wechseln, muss der Fahrer mit dem Fuß das Kupplungspedal betätigen, und über den Schalthebel den entsprechenden Gang wählen. In normalen Verkehrssituationen ist dieser erste Betriebszustand optimal, da durch ein entsprechendes Schaltverhalten des Fahrers der Treibstoffverbrauch reduziert werden kann. Der Normalbetrieb bietet jedoch zum Beispiel in Stausituationen keinen hohen Fahrkomfort da der Fahrer häufig die Kupplung 2a betätigen und den Gang wechseln muss. Beim Stillstand des Fahrzeugs muss der Fahrer entweder mit dem Fuß auf dem Kupplungspedal verbleiben, oder er muss in den Leerlauf schalten und beim erneuten Anfahren wieder in den ersten Gang schalten.
Aus diesem Grund sieht das erfindungsgemäße Verfahren einen zweiten Betriebszustand, den Staubetrieb, vor. Im Staubetrieb verhält sich das Fahrzeug beispielsweise wie ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe. Das bedeutet, dass bei Stillstand des Fahrzeugs ein Gang eingelegt bleiben kann, ohne dass die Kupplung 2a betätigt werden muss. Hat der Fahrer beispielsweise den ersten Gang eingelegt, so kann das Fahrzeug aus dem Stillstand heraus, bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit vorwärts beschleunigt werden, wobei die Kupplung 2a weiterhin unbetätigt bleibt. Die Geschwindigkeit kann dabei beispielsweise über das Bremspedal regelbar sein. Betätigt der Fahrer das Bremspedal, indem er mit seinem Fuß Druck darauf ausübt, so reduziert sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bis zum Stillstand. Verringert der Fahrer den Druck auf das Bremspedal, erhöht sich dagegen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Der Fahrer müsste somit beispielsweise im zweiten Betriebszustand lediglich das Bremspedal betätigen. Bei Verwendung des Verbrennungsmotors 1 zum Antrieb des Fahrzeugs auch im Staubetrieb, wäre ein solches Verhalten jedoch nicht möglich, da das Kupplungspedal betätigt bleiben müsste wenn im Stillstand ein Gang eingelegt ist. Aus diesem Grund ist beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor 1 im Staubetrieb nicht befeuert wird. Der Verbrennungsmotor 1 wird stattdessen im Staubetrieb ausgeschaltet, und die elektrische Maschine 6 übernimmt den Antrieb des Fahrzeugs. Hierfür muss die elektrische Maschine 6 neben Start- und Generatorfunktionen, welche sie beim Einsatz in gängigen Fahrzeugen aufweist, auch über die entsprechende Antriebsleistung verfügen, um das Fahrzeug inklusive des eingekuppelten, jedoch unbefeuerten Verbrennungsmotors 1 bis zu einer gewissen Geschwindigkeit anzutreiben. Im ersten Vorwärtsgang könnte die Geschwindigkeit beispielsweise maximal 8 km/h betragen, im Rückwärtsgang beispielsweise maximal 4 km/h.
Für den Fall, dass die elektrische Maschine 6 über einen Riementrieb mit der Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 verbunden ist, müsste im zweiten Betriebszustand, wenn die elektrische Maschine 6 den Antrieb des Fahrzeugs übernommen hat, der Verbrennungsmotor 1 unbefeuert mitgeschleppt werden. Bei Verwendung anderer Anordnungen beispielsweise, in denen die elektrische Maschine 6 über eine schaltbare Kupplung 2b auf die Kurbelwelle 1, oder über eine Kupplung 2c auf die Eingangswelle des Getriebes 3 wirkt, kann es vermieden werden, den Verbrennungsmotor 1 unbefeuert mitschleppen zu müssen. Auf diese Weise könnte der Energieverbrauch im zweiten Betriebsmodus gesenkt werden, wodurch sich beispielsweise die Reichweite erhöht.
Ein Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebszustand, also vom Normalbetrieb in den Staubetrieb, findet statt, wenn ein erstes Umschaltsignal detektiert wurde. Das erste Umschaltsignal kann dabei erzeugt werden, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Voraussetzung zum Erzeugen des ersten Umschaltsignals könnte beispielsweise sein, dass der Fahrer einen entsprechenden Schalter betätigt. Das erste Umschaltsignal könnte aber zum Beispiel auch dann erzeugt werden, wenn ein mit dem Fahrzeug gekoppeltes Navigationsgerät eine entsprechende Staumeldung empfängt.
Ein erstes Umschaltsignal könnte jedoch beispielsweise nur dann erzeugt werden, wenn auch noch weitere Voraussetzungen erfüllt sind. Das Vorliegen dieser Voraussetzungen könnte zusätzlich zu den oben genannten Voraussetzungen gefordert sein. Ein Wechsel in den Staubetrieb könnte zum Beispiel nur dann zulässig sein, wenn der Fahrer das Fahrzeug komplett zum Stillstand gebracht und/oder den ersten Gang oder den Rückwärtsgang eingelegt hat, aber die Kupplung unbetätigt lässt. Eine weitere Voraussetzung könnte sein, dass der Fahrer zusätzlich das Bremspedal betätigt.
Ein Zurückwechseln vom Staubetrieb in den Normalbetrieb könnte beispielsweise dann erfolgen, wenn ein zweites Umschaltsignal detektiert wird. Ein zweites Umschaltsignal kann beispielsweise erzeugt werden, wenn der Fahrer die Kupplung 2a und/oder das Gaspedal betätigt und/oder den zweiten Gang einlegt. Dabei könnte das zweite Umschaltsignal beispielsweise sofort beim Betätigen des Gaspedals erzeugt werden, oder auch erst dann, wenn eine bestimmte Stellung des Gaspedals erreicht wurde. Zusätzlich oder alternativ dazu könnte eine Erkennung der Gangwahlhebelbewegung implementiert sein. Das zweite Umschaltsignal könnte dann erzeugt werden, sobald eine Bewegung des Gangwahlhebels detektiert wird. Ein zweites Umschaltsignal könnte auch dann erzeugt werden, wenn der Fahrer wiederum einen Schalter betätigt. Ein Umschalten könnte beispielsweise auch automatisch erfolgen, wenn zum Beispiel von einer im Fahrzeug befindlichen Sensorik detektiert wird, dass sich der Stau aufgelöst hat, und eine höhere Geschwindigkeit möglich ist. Auch eine Generierung des zweiten Umschaltsignals in Abhängigkeit vom Beschleunigungsgradienten des Fahrzeugs wäre beispielsweise möglich.
In 6 ist beispielhaft ein mögliches Zustandsdiagramm bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Befindet sich das Fahrzeug im Normalbetrieb, so findet beispielsweise zunächst eine Überprüfung statt, ob das Fahrzeug sich bewegt oder stillsteht. Ist das Fahrzeug in Bewegung, so kann das System im Normalbetrieb verbleiben. Steht das Fahrzeug still, so kann eine weitere Überprüfung stattfinden, beispielsweise ob der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist. Ist kein Gang eingelegt, so kann das System wiederum im Normalbetrieb verbleiben. Ist der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt, so kann, wenn weiterhin ein erstes Umschaltsignal detektiert wurde, in den zweiten Betriebszustand gewechselt werden. Im zweiten Betriebszustand verbleibt das System solange, bis ein zweites Umschaltsignal detektiert wurde.
Wird das zweite Umschaltsignal detektiert, so geht das System wieder in den Normalbetrieb über. Das bedeutet, dass der Verbrennungsmotor 1 ab diesem Zeitpunkt wieder befeuert wird und den Antrieb des Fahrzeugs übernimmt. Zudem kann zu diesem Zeitpunkt auch eine Führungsgrößenumwandlung stattfinden. Das bedeutet, falls im Staubetrieb die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über das Bremspedal geregelt wurde, dass mit dem Zeitpunkt des Umschaltens die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wieder über den auf das Gaspedal ausgeübten Druck geregelt wird und nicht mehr über das Bremspedal. Die elektrische Maschine 6 übernimmt nicht mehr die Funktion des Antriebs des Fahrzeugs.
Wie bereits beschrieben können jedoch auch zusätzliche oder andere Überprüfungen als die in 6 gezeigten vorgenommen werden, um vom ersten in den zweiten, oder vom zweiten zurück in den ersten Betriebszustand zu wechseln.
Da der Antrieb im Staubetrieb elektrisch geschieht, muss die Batterie 7, welche die elektrische Maschine 6 mit Energie versorgt, eine Mindestreserve an elektrischer Energie aufweisen. Durch eine entsprechende Batterie-Überwachung (engl. Battery-Monitoring) zum Beispiel, kann die Energiereserve der Batterie 7 zu jedem Zeitpunkt ermittelt werden. Weist die Batterie 7 zu wenig Energie auf, um das Fahrzeug im Staubetrieb anzutreiben, so kann beispielsweise die Generierung des ersten Umschaltsignals unterdrückt werden. Wird das Fahrzeug bereits im Staubetrieb betrieben und fällt die Energiereserve in der Batterie 7 unter einen bestimmten Mindestwert ab, so kann dies die Erzeugung des zweiten Umschaltsignals auslösen, und das Fahrzeug wieder im Normalbetrieb betrieben werden. Wird die Batterie 7 derart ausgelegt, dass die Spannung dieses Sub-Systems unterhalb 60V liegt, so kann beispielsweise ein Hochspannungsschutz vermieden werden und die Gesamtkosten eines solchen Systems reduziert werden.
Des Weiteren könnte ein Wechsel zwischen den beiden Betriebszuständen auch von der Außentemperatur abhängig sein. So könnte zum Beispiel das erste Umschaltsignal nicht erzeugt werden, wenn die Außentemperatur zu hoch oder zu niedrig ist, auch wenn alle anderen Bedingungen erfüllt sind. Wird das Fahrzeug bereits im Staubetrieb betrieben und steigt die Temperatur dann über, oder fällt unter einen bestimmten Wert, kann das zweite Umschaltsignal generiert werden und das Fahrzeug wieder im Normalbetrieb betrieben werden.
Des Weiteren könnte das beschriebene System auch mit Fahrerassistenzsystemen, wie zum Beispiel dem so genannten Adaptive Cruise Control (ACC), gekoppelt werden. Verfügt ein Fahrzeug über Adaptive Cruise Control, können beispielsweise vorausfahrende Fahrzeuge erkannt und deren Geschwindigkeit bestimmt werden. Durch automatische Brems- und Motoreingriffe kann dann die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs entsprechend angepasst werden.
Viele Fahrzeuge verfügen heutzutage über eine so genannte Start-/Stopp-Funktion. Start-/Stopp-Systeme sind automatisch arbeitende Systeme zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs in Standphasen. Bei Fahrzeugen mit Start-/Stopp-Funktion wird der Motor 1 beim Einlegen des Leerlaufs und Lösen der Kupplung 2a ausgeschaltet. Wird die Kupplung 2a wieder betätigt, startet auch der Motor 1 wieder. Ist der Motor 1 ausgeschaltet, müssen jedoch beispielsweise Systeme wie die Klimaanlage, welche in der Regel direkt über den Motor 1 betrieben werden, weiter mit Energie versorgt werden. Hierfür kommen ebenfalls elektrische Maschinen 6 zum Einsatz. In Fahrzeugen mit Start-/Stopp-Funktion kann das erfindungsgemäße System demnach als eine funktionale Erweiterung des bereits vorhandenen Systems realisiert sein.
Das erfindungsgemäße System bietet zudem die Möglichkeit, eine elektrische Anfahrunterstützung zu implementieren. Des weiteren kann es auch beispielsweise zur Rekuperation verwendet werden. Es kann also, falls gewünscht, kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden. So kann beispielsweise beim Bremsen des Fahrzeugs Energie zurück gewonnen und in die Batterie 7 zurückgespeist werden. Hierfür müsste das System zusätzlich mit einem Bremssystem im Fahrzeug gekoppelt sein.
Das System ist beispielsweise auch durch eine elektrisch oder elektrohydraulisch betätigte Kupplung erweiterbar. Derartige Kupplungen ermöglichen beispielsweise einen so genannten Segelbetrieb, wenn sich das Fahrzeug im zweiten Gang oder höher befindet. Im Segelbetrieb wird in der Regel automatisch ausgekuppelt, wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Fahrzeug mit dem Motor gebremst wird. Sobald der Fahrer beispielsweise die Bremse betätigt, wird automatisch wieder eingekuppelt.
Mit dem erfindungsgemäßen System kann der Fahrkomfort nicht nur in Stopp and Go Situationen verbessert werden. Der zweite Betriebszustand könnte auch in anderen Situationen aktiviert werden. Beispielsweise könnte der Fahrer zum Rangieren oder Einparken des Fahrzeugs den zweiten Betriebszustand aktivieren. Beispielsweise beim Einparken werden in der Regel im ersten Gang oder im Rückwärtsgang nur so niedrige Geschwindigkeiten erreicht, dass der Fahrer eines Fahrzeugs mit Handschaltgetriebe fast während des gesamten Einparkvorgangs den Fuß nicht komplett vom Kupplungspedal nehmen kann. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs könnte daher durch Verwendung des zweiten Betriebszustands auch in solchen Situationen bei eingelegtem ersten Gang oder Rückwärtsgang nur durch betätigen des Bremspedals geregelt werden. Das zusätzliche Betätigen der Kupplung würde entfallen. Auch weitere Situationen, in welchen lediglich eine relativ niedrige Geschwindigkeit im ersten Gang oder im Rückwärtsgang notwendig ist, sind hierbei denkbar.
Durch Kombination mit anderen Systemen oder durch Erweiterungen des Systems kann der Fahrkomfort in den genannten, aber auch in weiteren Situationen, noch weiter erhöht werden. Des Weiteren kann beispielsweise auch der Treibstoffverbrauch reduziert werden, indem das System um weitere Komponenten erweitert oder mit anderen Systemen gekoppelt wird.

Claims

Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs mit Handschaltgetriebe (3), wobei das Verfahren mindestens einen ersten und einen zweiten Betriebszustand aufweist, und wobei das Verfahren dazu ausgebildet ist, dass im ersten Betriebszustand ein Verbrennungsmotor (1) das Fahrzeug maximal bis zu einer ersten Geschwindigkeit antreibt, entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mindestens ein erster und ein zweiter Gang, sowie ein Rückwärtsgang eingelegt werden können, wobei eine Kupplung (2a) betätigt werden muss, um von einem Gang in einen anderen zu wechseln, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch den auf ein Gaspedal ausgeübten Druck geregelt wird; ein Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein erstes Umschaltsignal detektiert wurde; im zweiten Betriebsmodus der Verbrennungsmotor (1) nicht befeuert wird, der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist, die Kupplung (2a) nicht betätigt wird, und eine elektrische Maschine (6) das Fahrzeug maximal bis zu einer zweiten Geschwindigkeit antreibt; und ein Wechsel vom zweiten in den ersten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein zweites Umschaltsignal detektiert wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im zweiten Betriebsmodus durch den auf ein Bremspedal ausgeübten Druck geregelt wird, wobei sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, wenn der Druck auf das Bremspedal verringert wird, und sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert, wenn der Druck auf das Bremspedal erhöht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im zweiten Betriebsmodus mittels einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung automatisch an den Verkehrsfluss angepasst werden kann.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste Umschaltsignal nur generiert werden kann, wenn das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist und/oder der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das erste Umschaltsignal generiert wird, wenn eine Taste betätigt wird und/oder über ein Navigationsgerät eine Staumeldung empfangen wurde.
Verfahren Gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das zweite Umschaltsignal generiert wird, wenn eine Taste betätigt wird und/oder wenn detektiert wird, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb der zweiten Geschwindigkeit möglich ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das zweite Umschaltsignal generiert wird, wenn die Kupplung (2a) und/oder das Gaspedal betätigt wird und/oder der zweite Gang eingelegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Fahrzeug nur im zweiten Betriebsmodus betrieben werden kann, wenn die Außentemperatur einen ersten Wert nicht überschreitet und/oder einen zweiten Wert nicht unterschreitet.
Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (1), der eine Kurbelwelle (11) aufweist, und der dazu ausgebildet ist, ein Fahrzeug maximal bis zu einer ersten Geschwindigkeit anzutreiben, einer Kupplung (2a), die mit der Kurbelwelle (11) des Verbrennungsmotors (1) verbunden ist, einem Handschaltgetriebe (3), das über die Kupplung (2a) mit dem Verbrennungsmotor (1) verbunden ist und einer elektrischen Maschine (6), die dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug maximal bis zu einer zweiten Geschwindigkeit anzutreiben, die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in einem ersten Betriebsmodus betrieben werden kann, in welchem der Verbrennungsmotor (1) das Fahrzeug maximal bis zu einer ersten Geschwindigkeit antreibt, entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mindestens ein erster und ein zweiter Gang, sowie ein Rückwärtsgang eingelegt werden können, wobei eine Kupplung (2a) betätigt werden muss, um von einem Gang in einen anderen wechseln zu können, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch den auf ein Gaspedal ausgeübten Druck geregelt wird; und die Anordnung in einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden kann, in welchem der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist, die Kupplung (2a) nicht betätigt wird, der Verbrennungsmotor (1) nicht befeuert wird, und die elektrische Maschine (6) das Fahrzeug maximal bis zu einer zweiten Geschwindigkeit antreibt; wobei ein Übergang vom ersten in den zweiten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein erstes Umschaltsignal detektiert wurde; und ein Übergang vom zweiten in den ersten Betriebsmodus stattfindet, wenn ein zweites Umschaltsignal detektiert wurde.
Anordnung gemäß Anspruch 9, bei der die elektrische Maschine (6) das Fahrzeug über eine Verbindung mit der Kurbelwelle (11) des Verbrennungsmotors antreibt.
Anordnung gemäß Anspruch 10, bei der die elektrische Maschine (6) über einen Riementrieb (13) oder einen Kettentrieb mit der Kurbelwelle (11) des Verbrennungsmotors (1) verbunden ist.
Anordnung gemäß Anspruch 10, bei der die elektrische Maschine (6) über eine schaltbare Kupplung (2b) mit der Kurbelwelle (11) des Verbrennungsmotors (1) verbunden ist.
Anordnung gemä0 Anspruch 9, bei der die elektrische Maschine (6) direkt oder über eine Kupplung (2c) mit dem Schaltgetriebe (3) verbunden ist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der die elektrische Maschine (6) über eine Batterie (7) mit Energie versorgt wird, wobei die Batterie eine Mindestenergie aufweisen muss, damit die Anordnung im zweiten Betriebsmodus betrieben werden kann.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Anordnung weiterhin dazu ausgebildet ist, kinetische Energie in elektrische Energie zu wandeln.