DE102012109791A1

DE102012109791A1 - Verfahren zur Durchführung eines Boostbetriebes eines Hybrid-Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012109791A1
Application number: DE102012109791.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Rüger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-04-17
Also published as: CN103723145A; US20140106928A1; US9073542B2; CN103723145B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Boostbetriebs eines wenigstens eine Brennkraftmaschine (1) und wenigstens eine Elektromaschine (2) aufweisenden Antriebsaggregates (3) eines Fahrzeugs (10), bei welchem zur Vorbereitung des Boostbetriebes die Brennkraftmaschine (1) in einen Betriebszustand mit einem erhöhten Beschleunigungspotential gesteuert wird und zum Laden eines Energiespeichers (4) die Elektromaschine (2) in einen Generatorbetrieb gesteuert wird, erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei Vorliegen einer gegenüber dem aktuellen Betriebszustand des Antriebsaggregates (3) erhöhten Leistungsanforderung der Ladevorgang unterbrochen und zeitgleich zur Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates (3) die Elektromaschine (2) zugeschaltet wird, wobei das von der Brennkraftmaschine (1) vorgehaltene erhöhte Beschleunigungspotential genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Boostbetriebes eines wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine aufweisenden Antriebsaggregates eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Antriebsaggregat für ein Fahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Ein gattungsbildendes Verfahren ist aus der DE 103 59 071 B3 bekannt, bei dem zur kurzzeitigen Erhöhung der Antriebsleistung eines aus einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine bestehenden Antriebsaggregates eines Hybrid-Kraftfahrzeugs die Elektromaschine für einen Boostbetrieb zumindest zeitweise der Brennkraftmaschine zugeschaltet wird. Die Elektromaschine kann entweder zum Laden eines Energiespeichers im Generatorbetrieb betrieben werden oder im Falle des Boostbetriebes von diesem Energiespeicher mit Energie versorgt werden.
Gemäß dieser DE 103 59 071 B3 wird in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs mit entladenem Energiespeichers, bei welchem ein Boostbetrieb nicht oder nur eingeschränkt durchführbar ist, eine Gangübersetzung eines Getriebes vorgenommen, bspw. ein oder zwei Gangstufen zurückgeschaltet, so dass hierdurch die Brennkraftmaschine quasi vorgespannt wird. Gleichzeitig wird während dieses „vorgespannten“ Betriebs der Energiespeicher durch die von der Brennkraftmaschine angetriebene Elektromaschine aufgeladen. Falls eine erhöhte Leistungsanforderung vorliegt, kann die Brennkraftmaschine aufgrund des Betriebs bei erhöhter Drehzahl schneller das geforderte Leistungspotential bereitstellen; gleichzeitig wird der Ladevorgang unterbrochen, so dass dadurch die Brennkraftmaschine zusätzlich entlastet wird und so diesen Leistungsanteil zusätzlich zur Befriedigung der erhöhten Leistungsanforderung bereitstellen kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein verbessertes Boostverhalten, d. h. ein schnelleres Beschleunigen bei Vorliegen einer erhöhten Leistungsanforderung erzielt wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Antriebsaggregat zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Durchführung eines Boostbetriebes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein solches Verfahren zur Durchführung eines Boostbetriebes eines wenigstens eine Brennkraftmaschine und wenigstens eine Elektromaschine aufweisenden Antriebsaggregates eines Fahrzeugs, bei welchem zur Vorbereitung des Boostbetriebes die Brennkraftmaschine in einen Betriebszustand mit einem erhöhten Beschleunigungspotential gesteuert wird und zum Laden eines Energiespeichers die Elektromaschine in einen Generatorbetrieb gesteuert wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass bei Vorliegen einer gegenüber dem aktuellen Betriebszustand des Antriebsaggregates erhöhten Leistungsanforderung der Ladevorgang unterbrochen und zeitgleich zur Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates die Elektromaschine zugeschaltet wird, wobei das von der Brennkraftmaschine vorgehaltene erhöhte Beschleunigungspotential genutzt wird.
Mit diesem Verfahren wird eine signifikante Steigerung der Beschleunigung und der Dynamik des Fahrzeugs erreicht, insbesondere wird eine gesteigerte Performance während einer Beschleunigung aus einer Konstantfahrt heraus bewirkt. Denn zum einen wird aufgrund des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine mit erhöhtem Beschleunigungspotential und zum anderen durch die eine weitere Öffnung der Drosselklappe bewirkenden Last, welche von der im Generatorbetrieb betriebenen Elektromaschine erzeugt wird, dieses Beschleunigungspotential weiter erhöht, so dass dieses bei Abruf der erhöhten Leistungsanforderung zusätzlich zu dem von der Elektromaschine erzeugten Moment schnell in eine erhöhte Beschleunigung umgesetzt werden kann.
Dieses Verfahren kann derart realisiert werden, dass es manuell durch den Fahrer des Fahrzeugs initiiert wird oder, falls das Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe ausgestattet ist, automatisch erfolgt, wenn bspw. eine bestimmte Verstellposition oder eine vorgegebene Verstellbeschleunigung eines Fahrpedals des Fahrzeugs detektiert wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Steuerung der Brennkraftmaschine in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential der Schlupf einer Getriebekupplung erhöht wird und zur Nutzung des vorgehaltenen erhöhten Beschleunigungspotentials der Schlupf reduziert wird. Dadurch ist es möglich gezielt eine Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu erreichen, um somit dessen Dynamik im Falle des Abrufs des erhöhten Beschleunigungspotentials zu verbessern.
Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential eine die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöhende Gangübersetzung eines Getriebes des Fahrzeugs vorgenommen werden. Dies kann der beschleunigungsoptimale Gang sein, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine zum Erreichen eines hohen Beschleunigungspotentials zu steigern.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebsaggregat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3.
Ein solches Antriebsaggregat für ein Fahrzeug, welches eine Brennkraftmaschine, eine Elektromaschine, welche zur Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates der Brennkraftmaschine zuschaltbar ist, und eine Antriebssteuereinheit umfasst, welche ausgebildet ist zur Vorbereitung eines Boostbetriebes die Brennkraftmaschine in einen Betriebszustand mit einem für das Fahrzeug erhöhten Beschleunigungspotential zu steuern und zum Laden eines Energiespeichers die Elektromaschine in den Generatorbetrieb zu steuern, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Antriebseinheit zusätzlich ausgebildet ist bei Vorliegen einer gegenüber dem aktuellen Betriebszustand des Antriebsaggregates erhöhten Leistungsanforderung den Ladevorgang zu unterbrechen und zeitgleich zur Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates die Elektromaschine zuzuschalten, derart, dass das von der Brennkraftmaschine vorgehaltene erhöhte Beschleunigungspotential genutzt wird.
Mit einem solchen Antriebsaggregat für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybrid-Kraftfahrzeug kann das erfindungsgemäße Verfahren einfach und kostengünstig realisiert werden, da die erforderlichen Komponenten in der Regel bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug vorhanden sind und daher das erfindungsgemäße Verfahren softwaremäßig umgesetzt werden kann.
Weiterhin ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Getriebesteuereinheit vorgesehen, welche derart ausgebildet ist, dass zur Steuerung der Brennkraftmaschine in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential der Schlupf einer Getriebekupplung erhöht wird und zur Nutzung des vorgehaltenen erhöhten Beschleunigungspotentials der Schlupf wieder reduziert wird.
Schließlich ist es nach einer letzten Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn eine Getriebesteuereinheit vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass zur Steuerung der Brennkraftmaschine in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential eine die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöhende Gangübersetzung eines Getriebes eingelegt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte einzige Figur ausführlich beschrieben. Diese Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Antriebsaggregates eines Hybrid-Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines ausführungsbeispielgemäßen Verfahrens.
Das in der Figur schematisch dargestellte Hybrid-Kraftfahrzeug 10 wird von einem Antriebsaggregat 3 angetrieben, welches eine Brennkraftmaschine 1 und eine Elektromaschine 2 umfasst, die jeweils über ein Getriebe 6 und ein nachgeschaltetes Differential 6a die hinteren Räder antreiben. Die Elektromaschine 2 wird nur zur kurzzeitigen Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates 3 der Brennkraftmaschine 1 parallel zugeschaltet, wobei in diesem Fall ein Energiespeicher 4, bspw. in Form eines Akkumulators die Elektromaschine 2 mit Energie versorgt. Im Generatorbetrieb der Elektromaschine 2 wird diese von dem Brennkraftmaschine 1 angetrieben und lädt dabei den Energiespeicher 4 auf.
Weiterhin weist das Antriebsaggregat 3 eine Getriebesteuereinheit 8 auf, die zusammen mit der Getriebekupplung 5 und dem Getriebe 6 ein Automatikgetriebe bildet. Ferner ist eine Antriebssteuereinheit 7 als Motorsteuergerät zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1 und der Elektromaschine 2 sowie zur Koordination derselben vorgesehen.
Ein Boostbetrieb des Antriebsaggregates 3 wird während einer Konstantfahrt des Hybrid-Kraftfahrzeugs 10 dadurch vorbereitet, dass die Elektromaschine 2 in den Generatorbetrieb gesteuert wird, so dass hierdurch die Elektromaschine 2 für die Brennkraftmaschine 1 eine Last darstellt und infolgedessen die Drosselklappe weiter geöffnet wird. In diesem Zustand wird ein Teil des von der Brennkraftmaschine 1 erzeugten Moments für die Bewegung des Hybrid-Kraftfahrzeugs 10 benötigt, der andere Teil für das Antreiben der Elektromaschine 2. Gleichzeitig wird von der Antriebssteuereinheit 7 ein Signal für die Getriebesteuereinheit 8 erzeugt, wodurch an der Getriebekupplung 5 ein erhöhter Schlupf erzeugt wird, der zur weiteren Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 führt, ohne dass dabei die Fahrgeschwindigkeit erniedrigt wird. In diesem Zustand weist die Brennkraftmaschine 1 ein im Vergleich zum Normalbetrieb erhöhtes Beschleunigungspotential auf, welches bei Vorliegen einer von dem Fahrer angeforderten erhöhten Leistungsanforderung spontan abrufbar ist.
Um die Brennkraftmaschine 1 in einem Zustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential vorzuhalten, kann alternativ zur Erhöhung des Schlupfes oder zusätzlich durch die Antriebssteuereinheit 7 das Getriebe 6 derart angesteuert werden, dass ein beschleunigungsoptimaler Gang eingelegt wird, wodurch ebenso oder zusätzlich die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 1 erhöht wird, ohne dass jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit erniedrigt wird.
Wird in diesem den Boostbetrieb vorbereitenden Zustand des Antriebsaggregates 3, in dem also die Brennkraftmaschine 1 eine erhöhtes Beschleunigungspotential vorhält und die Elektromaschine 2 im Generatorbetrieb betrieben wird, von der Antriebssteuereinheit 7 eine erhöhte Leistungsanforderung detektiert, die von dem Fahrer bspw. durch Betätigung des Fahrpedals 9 mit Überschreitung einer bestimmten Position und/oder Verstellbeschleunigung erzeugt wird, wird der Boostbetrieb eingeleitet.
Hierzu steuert die Antriebssteuereinheit 7 das Antriebsaggregat 3 derart, dass der Ladevorgang des Energiespeichers 4 abrupt unterbrochen und gleichzeitig die Elektromaschine 2 der Brennkraftmaschine 1 zugeschaltet sowie ggf. durch entsprechende Ansteuerung die Getriebekupplung 5 zur Reduzierung des erhöhten Schlupf zugefahren wird. In diesem Moment stellt die Elektromaschine 2 ihr volles motorisches Moment zur Verfügung, gleichzeitig wirkt wegen der erhöhten Motordrehzahl (durch den erhöhten Schlupf und/oder erniedrigte Gangzahl) und der die Drosselklappe weiter öffnenden Last das vorgehaltene erhöhte Beschleunigungsvermögen der Brennkraftmaschine 1. Damit wird dem Hybrid-Kraftfahrzeug 10 eine gesteigertes Beschleunigungsvermögen während einer Beschleunigung aus einer Konstantfahrt heraus ermöglicht, wobei diese Dynamik mit Vorliegen der erhöhten Leistungsanforderung sofort durch den Fahrer abgerufen werden kann.
Die vorbereitende Phase des Boostbetriebes kann automatisch bspw. manuell durch die Betätigung eines Betätigungsmittels, wie bspw. eines Knopfes oder automatisch erfolgen.
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 10359071 B3 [0002, 0003]

Claims

Verfahren zur Durchführung eines Boostbetriebs eines wenigstens eine Brennkraftmaschine (1) und wenigstens eine Elektromaschine (2) aufweisenden Antriebsaggregates (3) eines Fahrzeugs (10), bei welchem zur Vorbereitung des Boostbetriebes die Brennkraftmaschine (1) in einen Betriebszustand mit einem erhöhten Beschleunigungspotential gesteuert wird und zum Laden eines Energiespeichers (4) die Elektromaschine (2) in einen Generatorbetrieb gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer gegenüber dem aktuellen Betriebszustand des Antriebsaggregates (3) erhöhten Leistungsanforderung der Ladevorgang unterbrochen und zeitgleich zur Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates (3) die Elektromaschine (2) zugeschaltet wird, wobei das von der Brennkraftmaschine (1) vorgehaltene erhöhte Beschleunigungspotential genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Brennkraftmaschine (1) in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential der Schlupf einer Getriebekupplung (5) erhöht wird und zur Nutzung des vorgehaltenen erhöhten Beschleunigungspotentials der Schlupf reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Brennkraftmaschine (1) in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential eine die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöhende Gangübersetzung eines Getriebes (6) eingelegt wird.
Antriebsaggregat (3) für ein Fahrzeug (10), umfassend: – eine Brennkraftmaschine (1); – eine Elektromaschine (2), welche zur Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates der Brennkraftmaschine (1) zuschaltbar ist; und – eine Antriebssteuereinheit (7), welche ausgebildet ist zur Vorbereitung eines Boostbetriebes die Brennkraftmaschine (1) in einen Betriebszustand mit einem für das Fahrzeug (10) erhöhten Beschleunigungspotential zu steuern und zum Laden eines Energiespeichers (4) die Elektromaschine (2) in den Generatorbetrieb zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebssteuereinheit (7) zusätzlich ausgebildet ist bei Vorliegen einer gegenüber dem aktuellen Betriebszustand des Antriebsaggregates (3) erhöhten Leistungsanforderung den Ladevorgang zu unterbrechen und zeitgleich zur Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsaggregates (3) die Elektromaschine (2) zuzuschalten, derart, dass das von der Brennkraftmaschine (1) vorgehaltene erhöhte Beschleunigungspotential genutzt wird.
Antriebsaggregat (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebesteuereinheit (8) vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, dass zur Steuerung der Brennkraftmaschine (1) in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential der Schlupf einer Getriebekupplung (5) erhöht wird und zur Nutzung des vorgehaltenen erhöhten Beschleunigungspotentials der Schlupf reduziert wird.
Antriebsaggregat (3) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebesteuereinheit (8) vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, dass zur Steuerung der Brennkraftmaschine (1) in den Betriebszustand mit erhöhtem Beschleunigungspotential eine die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) erhöhende Gangübersetzung eines Getriebes (6) eingelegt wird.