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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche eine Brennkraftmaschine, ein steuerbares Getriebe mit mehreren wählbaren Übersetzungen, eine steuerbare Kupplung zum wahlweisen Trennen und Verbinden der Brennkraftmaschine und des Getriebes, und eine Bedieneinrichtung zum Wechseln der Übersetzungsstufen des Getriebes aufweist.
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Die Antriebsvorrichtung ist dabei so ausgestaltet, dass sie während einer Null-Last-Phase, bei der kein Drehmomentwunsch eines Fahrzeugführers des Kraftfahrzeugs vorliegt, wahlweise in einem Effizienzmodus, bei dem die Brennkraftmaschine und das Getriebe über die Kupplung getrennt sind, oder in einem Rekuperationsmodus, bei dem die Brennkraftmaschine abgeschaltet und mit dem Getriebe verbunden ist, betrieben werden kann.
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Aus der
DE 10 2007 035 424 A1 ist bekannt, in einem Kraftfahrzeug ein Bedienelement vorzusehen, welches dem Fahrzeugführer ermöglicht, aktiv zwischen einem Rekuperationsbetrieb oder einem sogenannten „Segelbetrieb” zu wählen. Als Beispiele für das Bedienelement werden ein fußbetätigter Druckschalter, handbetätigte Schalter oder modifizierte Fahrbeziehungsweise Bremspedale aufgeführt.
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In der Druckschrift
DE 10 2011 011 345 A1 wird darüber hinaus vorgeschlagen, es dem Fahrzeugführer zu ermöglichen, durch Betätigung von Schaltwippen am Lenkrad das Rekuperations-Moment während einer Schubphase zu beeinflussen.
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Ein zusätzliches Bedienelement für den Fahrzeugführer verursacht jedoch einen erheblichen zusätzlichen Kosten-, Montage- und Verkabelungsaufwand mit sich. Ferner kann die Bedienung des Bedienelements die Aufmerksamkeit des Fahrers vom Verkehrsgeschehen ablenken, was die Verkehrssicherheit negativ beeinflusst. Ansonsten sind die vorgestellten Bedienkonzepte wenige intuitiv, was zu Fehlbedienungen während des Fahrzeugbetriebs führen kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches eine intuitive und einfache Beeinflussung der Antriebsvorrichtung während einer Null-Last-Phase für den Fahrzeugführer ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein Steuerverfahren gemäß dem Anspruch 1 bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche eine Brennkraftmaschine, ein steuerbares Getriebe mit mehreren wählbaren Übersetzungen, eine steuerbare Kupplung zum wahlweisen Trennen und Verbinden der Brennkraftmaschine und des Getriebes, und eine Bedieneinrichtung zum Wechseln der Übersetzung des Getriebes aufweist. Die Antriebsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie während einer Null-Last-Phase, bei der kein Drehmomentwunsch eines Fahrzeugführers des Kraftfahrzeugs vorliegt, wahlweise in einem Effizienzmodus, bei dem die Brennkraftmaschine und das Getriebe über die Kupplung getrennt sind, oder in einem Rekuperationsmodus, bei dem die Brennkraftmaschine abgeschaltet und mit dem Getriebe verbunden ist, betrieben werden kann.
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Gemäß dem Verfahren wird die Antriebsvorrichtung in einer höchstmöglichen Übersetzung des Getriebes betrieben und der Effizienzmodus der Antriebsvorrichtung durch Betätigung der Bedieneinrichtung im Sinne einer weiteren Erhöhung der Übersetzung des Getriebes aktiviert beziehungsweise ausgewählt.
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Im Rekuperationsmodus ist die Brennkraftmaschine abgeschaltet und über die geschlossene Kupplung mit dem Getriebe und dem gesamten Antriebsstrang bis zu den Antriebsrädern drehmomentübertragend verbunden. Durch die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs und den geschlossenen Antriebsstrang wird die Brennkraftmaschine in Rotation versetzt und mitgeschleppt. Aufgrund der zu überwindenden Schleppverluste der Brennkraftmaschine (Reibung, Gaswechselverluste, Trägheitsmomente) ergibt sich im Vergleich zum Effizienzmodus, bei dem die Brennkraftmaschine vom Getriebe und dem sich anschließenden Antriebsstrang bis zu den Fahrrädern entkoppelt ist, ein für den Fahrzeugführer spürbar höheres Bremsmoment. Ferner ist die Fahrstrecke, welche das Kraftfahrzeug ohne motorische Antriebskraft – d. h. lediglich aufgrund der kinetischen Energie – rollt, im Vergleich zum Effizienzmodus deutlich verkürzt. Umgekehrt ergibt sich bei Betrieb der Antriebsvorrichtung während der Null-Last-Phase im Effizienzmodus ein für den Fahrzeugführer spürbar geringeres Bremsmoment beziehungsweise eine deutlich geringe Verzögerung des Kraftfahrzeugs. Die Wegstrecke, welche das Kraftfahrzeug ohne Antriebskraft rollt, deutlich größer.
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Auch bei bisher bekannten Antriebsvorrichtungen erwartet der Fahrzeugführer während eines auch als „Schubbetrieb” genannten Betriebszustands (kein Drehmomentwunsch des Fahrzeugführers, Kraftstoffzufuhr unterbrochen und Kupplung geschlossen) bei Verringerung der Übersetzung des Getriebes (Einlegen eines niedrigeren Gangs, z. B. beim Schalten vom 4. Gang in den 2. Gang) eine spürbar stärkere Verzögerung des Kraftfahrzeugs. Dies wird häufig bei Bergabfahrten genutzt.
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Umgekehrt erwartet der Fahrzeugführer bei Erhöhung der Übersetzung des Getriebes (Einlegen eines höheren Gangs, z. B. beim Schalten vom 2. Gang in den 4. Gang) während des Schubbetriebs eine spürbar verringerte Verzögerung des Kraftfahrzeugs.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nun darin zu sehen, dass ausgehend von einem Betriebszustand in dem bereits die höchste Übersetzung des Getriebes eingelegt ist, welche bei der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs möglich ist, eine Betätigung der Bedieneinrichtung den Fahrzeugführer im Sinne einer weiteren Erhöhung der Übersetzung des Getriebes, als Wunsch zur Aktivierung des Effizienzmodus interpretiert wird. Dies ist insofern konsequent und daher für den Fahrer intuitiv, da er eine Erhöhung der Übersetzung des Getriebes mit einer Reduzierung des spürbaren Verzögerungsmoments verbindet, was im Effizienzmodus im Vergleich zum Rekuperationsmodus tatsächlich der Fall ist.
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Diese Vorgehensweise erlaubt daher zum einen die Verwendung bereits bestehender Bedienelemente, beispielsweise von Schaltwippen am Lenkrad oder eines Schalthebels in der Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs, und gewährleistet zum anderen eine intuitive und daher wenig fehleranfällige Auswahl zwischen dem Effizienzmodus und dem Rekuperationsmodus.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird im Effizienzmodus die Brennkraftmaschine betrieben beziehungsweise befeuert. Da die Kupplung im Effizienzmodus geöffnet ist und damit die Brennkraftmaschine vom Getriebe getrennt ist, ergibt sich für den Fahrzeugführer kein spürbares Brems- oder Antriebsmoment. Dadurch, dass die Brennkraftmaschine weiterhin betrieben wird, steht die Antriebsleistung bei Wiedereinsetzung des Drehmomentwunsches des Fahrzeugführers sehr schnell wieder zur Verfügung. Ferner werden Nebenaggregate, wie beispielsweise die Klimaanlage oder die Lichtmaschine, weiter betrieben.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 wird im Effizienzmodus die Brennkraftmaschine zumindest zeitweise abgeschaltet.
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Durch das Abschalten der Brennkraftmaschine (Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr) wird eine maximale Kraftstoffeinsparung während der Null-Last-Phase erreicht. Durch die geöffnete Kupplung im Effizienzmodus sind die Brennkraftmaschine und das Getriebe während der Null-Last-Phase entkoppelt, wodurch kein zusätzliches Bremsmoment durch Mitschleppen der Brennkraftmaschine erzeugt wird und dadurch ein Dahinrollen des Fahrzeugs über eine weitere Wegstrecke möglich ist. Diese Ausgestaltung des Verfahrens eignet sich insbesondere für Fahrzeuge mit einem zusätzlichen Elektroantrieb, mittels dem die Brennkraftmaschine bei Bedarf sehr schnell gestartet werden kann und welcher den weiteren Betrieb von Nebenaggregaten, wie beispielsweise der Klimaanlage, übernimmt.
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Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen, wobei im Effizienzmodus ein Teil der Brennräume befeuert und der andere Teil der Brennräume abgeschaltet wird.
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Durch das nur teilweise Abschalten einzelner Brennräume der Brennkraftmaschine wird ein guter Kompromiss zwischen Kraftstoffeinsparung einerseits und schnellem Wiederstart der Brennkraftmaschine andererseits erreicht.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 wird bei Betätigung der Bedieneinrichtung im Sinne einer Verringerung der Übersetzung des Getriebes der Rekuperationsmodus aktiviert beziehungsweise ausgewählt.
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Dadurch, dass im Rekuperationsmodus während der Null-Last-Phase Brennkraftmaschine abgeschaltet und mittels der geschlossenen Kupplung mit dem Getriebe drehmomentübertragend verbunden ist, ergibt sich während der Null-Last-Phase ein im Vergleich zum Effizienzmodus deutlich erhöhtes und für den Fahrer spürbares Verzögerungsmoment.
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Ferner erwartet der Fahrzeugführer bei einer Betätigung der Bedieneinrichtung im Sinne einer Verringerung der Übersetzung des Getriebes auch ein erhöhtes Verzögerungsmoment. Insofern ist es konsequent und für den Fahrer intuitiv, dass bei einer Betätigung der Bedieneinrichtung im Sinne einer Verringerung der Übersetzung ein Wechsel zum Rekuperationsmodus ausgewählt wird.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 wird mit der Betätigung der Bedieneinrichtung im Sinne einer Verringerung der Übersetzung des Getriebes nicht nur der Rekuperationsmodus aktiviert beziehungsweise ausgewählt, sondern auch die Übersetzung des Getriebes tatsächlich verringert.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 wird mit der Betätigung der Bedieneinrichtung im Sinne einer Verringerung der Übersetzung des Getriebes zunächst nur der Rekuperationsmodus ausgewählt und erst bei einer weiteren Betätigung der Bedieneinrichtung im Sinne einer Verringerung der Übersetzung des Getriebes die Übersetzung des Getriebes tatsächlich verringert.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 8 wird bei Verlassen der Null-Last-Phase der Rekuperationsmodus automatisch, das heißt ohne Zutun des Kraftfahrzeugführers, ausgewählt.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 9 wird bei jedem Einschalten der Zündung der Brennkraftmaschine der Rekuperationsmodus automatisch, das heißt ohne Zutun des Fahrzeugführers, ausgewählt.
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Diese Ausgestaltungen gemäß der Ansprüche 6 bis 9 stellen sinnvolle und für den Fahrer nachvollziehbare Varianten bei der Steuerung der Antriebsvorrichtung dar.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 10 wird ein ausgewählter Effizienzmodus dem Fahrer mittels einer Anzeigevorrichtung angezeigt.
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Diese Anzeigevorrichtung kann beispielsweise mittels einer Signalleuchte im Armaturenbrett realisiert werden. Somit ist der Fahrzeugführer jederzeit über den aktuell aktivierten Betriebsmodus während der Null-Last-Phase informiert.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Figur näher erläutert.
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In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel für ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Antriebsvorrichtung 2, auf welche das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist, rein schematisch dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 2 des Kraftfahrzeugs 1 weist eine Antriebseinheit 3, ein steuerbares Getriebe 4 mit mehreren wählbaren Übersetzungen (Gängen), eine steuerbare Kupplung 5 zum wahlweisen Trennen und Verbinden der Antriebseinheit 3 und des Getriebes 4 und zumindest eine Bedieneinrichtung 6 zum Wechseln der Übersetzungen des Getriebes 4 auf.
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Die Antriebseinheit 3 weist zumindest eine Brennkraftmaschine 7 mit einem oder mehreren Brennräumen 8 auf. Im Ausführungsbeispiel weist die Antriebseinheit 3 eine Elektromaschine 9 als zusätzliche Antriebsquelle sowie einen elektrischen Energiespeicher 10 (zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie) zur Versorgung der Elektromaschine 9 mit elektrischer Energie auf.
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Die Brennkraftmaschine 7, bei der es sich beispielsweise um einen Otto- oder einen Dieselmotor handeln kann, umfasst zahlreiche Sensoren (nicht dargestellt) zur Ermittlung des genauen Betriebszustands und des produzierten Drehmoments. Dabei handelt es sich insbesondere um Sensoren zur Erfassung der angesaugten Luftmenge und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 7. Darüber hinaus verfügt die Brennkraftmaschine 7 über zahlreiche Bauteile und Aktuatoren (nicht dargestellt) zur Beeinflussung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments. Dazu zählen insbesondere die Einspritzventile zur Zufuhr von Kraftstoff in die Brennräume 8, eine Drosselklappe und eine Zündeinrichtung (nur bei Ottomotor).
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Die Elektromaschine 9 ist mit einer Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine 7 drehmomentübertragend verbunden, so dass ein Kraftfluss zwischen der Elektromaschine 9 und der Brennkraftmaschine 7 möglich ist. Die Elektromaschine 9 ist derart ausgebildet, dass sie einerseits als Elektroantrieb, andererseits aber auch als Generator zur Erzeugung elektrischer Energie fungieren kann. Als Elektroantrieb kann sie die Brennkraftmaschine 7 sehr schnell starten oder als Antriebsquelle für das Kraftfahrzeug 1 wirken. In ihrer Funktion als Generator wird sie über die Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine 7 angetrieben, wobei die dadurch erzeugte elektrische Energie zur Versorgung elektrischer Verbraucher (zum Beispiel Klimaanlage) verwendet werden kann oder in der Batterie gespeichert wird.
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Bei dem steuerbaren Getriebe 4 handelt es sich um ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit zumindest zwei, vorzugsweise jedoch mehreren Übersetzungen bzw. Gängen. Die Gangwechsel können beispielsweise durch elektrische oder pneumatische Aktuatoren (nicht dargestellt) vorgenommen werden.
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Das steuerbare Getriebe 4 und die Antriebseinheit 3 können mittels der steuerbaren Kupplung 5 wahlweise drehmomentübertragend verbunden oder getrennt werden. Dazu weist die steuerbare Kupplung 5 ein Eingangsteil 5-1 auf, welches aus mehreren Komponenten (beispielsweise Zweimassenschwungrad, Fliehkraftpendel) bestehen kann und mit der Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine drehfest verbunden ist. Ferner weist die Kupplung ein Ausgangsteil 5-2 auf, welches selbst auch wieder aus mehreren Einzelkomponenten (zum Beispiel einer Kupplungsscheibe, Druckplatte, Membranfeder und Einrücklager) bestehen kann und drehfest mit einer Eingangswelle 12 des Getriebes 4 verbunden ist.
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Die steuerbare Kupplung 5 weist ferner einen elektrisch oder pneumatisch betriebenen Aktuator 5-3 zum Trennen und Koppeln des Eingangsteils 5-1 und des Ausgangsteils 5-2 auf. Bei geöffneter Kupplung sind das Eingangsteil 5-1 und das Ausgangsteil 5-2 der Kupplung 5 getrennt, so dass keine drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Antriebseinheit 3 und dem Getriebe 4 existiert. Bei geschlossener Kupplung 5 sind das Eingangsteil 5-1 und das Ausgangsteil 5-2 der Kupplung 5 drehfest miteinander verbunden, so dass eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Antriebseinheit 3 und dem Getriebe 4 vorliegt. In diesem Fall kann das von der Antriebseinheit 3 erzeugte Drehmoment über die Kupplung 5 und das Getriebe 4 und weiter über eine Getriebeausgangswelle 13 an Antriebsräder des Kraftfahrzeugs 13 übertragen werden.
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In einem Passagierraum 14 des Kraftfahrzeugs 1 ist ein Fahrpedal 15 (Gaspedal) zur Bedienung durch einen Fahrzeugführer 16 vorgesehen. Mit dem Fahrpedal 15 kann der Fahrzeugführer 16 das von der Antriebseinheit 3 produzierte Drehmoment beziehungsweise dessen Abtriebsleistung nach seinen Vorstellungen steuern.
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Im Passagierraum 14 des Kraftfahrzeugs 1 ist ferner die Bedieneinrichtung 6 zum Wechseln der Übersetzungen des Getriebes 4 derart angeordnet, dass sie vom Fahrzeugführer 16 während der Fahrt bedient werden kann. Die Bedieneinrichtung 6 kann beispielsweise zwei auf gegenüberliegenden Seiten eines Lenkrads 17 angeordneten Schaltwippen 6-1, 6-2 aufweisen, welche der Fahrzeugführer 16 erreichen kann, ohne das Lenkrad 17 loszulassen. So kann beispielsweise auf der einen Seite des Lenkrads eine Schaltwippe 6-1 zum Einstellen einer niedrigeren Übersetzung (Herunterschalten) und auf der gegenüberliegenden Seite die andere Schaltwippe 6-2 zum Einstellen einer höheren Übersetzung (Hochschalten) vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Gangwählhebel 6-3 vorgesehen sein, bei dessen Bedienung in eine Richtung ein Herunterschalten und einer Bedienung in die andere Richtung ein Hochschalten der Übersetzung des Getriebes 4 bewirkt.
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Der Antriebsvorrichtung 2 ist eine Steuereinrichtung 18 zugeordnet, welche mit der Antriebseinheit 3 (also mit der Elektromaschine, dem Energiespeicher und der Brennkraftmaschine), der steuerbaren Kupplung 5 (insbesondere dem Aktuator 5-3 zum Öffnen und Schließen der Kupplung), dem steuerbaren Getriebe 4 (insbesondere den Aktuatoren zum Ändern der Übersetzung), dem Fahrpedal 15 sowie der Bedieneinrichtung 6 zum Wechseln der Übersetzung des Getriebes 4 über Signal- und Datenleitungen 19 zur Übermittlung von Sensorwerten und/oder Steuersignalen verbunden ist. Die Steuereinrichtung 18 ist dadurch über die aktuellen Betriebszustände und Sensorwerte der Brennkraftmaschine 7, der Elektromaschine 9, des Energiespeichers 10, der steuerbaren Kupplung 5, des steuerbaren Getriebes 4, der Stellung des Fahrpedals 15 sowie die Eingaben des Fahrzeugführers 16 über die Bedieneinrichtung 6 laufend informiert. Ferner übermittelt die Steuereinrichtung 18 über diese Signal- und Steuerleitungen 19 Steuerbefehle an Aktuatoren der Antriebseinheit 3, des steuerbaren Getriebes 4 und der steuerbaren Kupplung 5. Dazu sind in der Steuereinrichtung 18 Steuerungsverfahren und Kennfelder in Form von Software implementiert, welche die Eingangssignale erfassen und zu Steuersignale verarbeiten.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Steuern der oben beschriebenen Antriebsvorrichtung 2 erläutert. Zum besseren Verständnis werden zunächst einige Betriebszustände der Antriebsvorrichtung 2 näher beschrieben:
Im ausgeschalteten Betriebszustand ist die Spannungsversorgung der Brennkraftmaschine 7 vollständig unterbrochen. Insbesondere sind die Zündanlage (nicht dargestellt) und die Kraftstoffversorgung (nicht dargestellt) ohne Spannungsversorgung. Dieser Betriebszustand liegt insbesondere bei abgezogenem Zündschlüssel vor, wenn das Kraftfahrzeug ohne Fahrzeugführer ist.
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Im abgeschalteten Betriebszustand wird keiner der Brennräume 8 der Brennkraftmaschine 3 befeuert. Dies bedeutet, dass die Brennkraftmaschine 3 zwar mit der Spannungsversorgung verbunden ist (Klemme 15) und bei Ottomotoren auch gegebenenfalls die Zündanlage bei allen Brennräumen 8 aktiv ist, jedoch die Kraftstoffzufuhr der Brennräume 8 unterbunden ist. In den Brennräumen 8 findet daher keinerlei Verbrennung (Brennräume unbefeuert) statt, weshalb auch kein Drehmoment produziert wird.
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Im Antriebszustand der Antriebsvorrichtung 2 werden sämtliche oder auch nur einige der Brennräume 8 befeuert, was bedeutet, dass in diesen Brennräumen 8 eine Verbrennung abläuft und ein Drehmoment produziert wird. Es ist auch möglich, dass nur einige der Brennräume 8 befeuert, andere wiederum nicht befeuert werden. Dies ist auch als selektive Zylinderabschaltung bekannt. In diesem Betriebszustand ist auch die steuerbare Kupplung 5 geschlossen, wodurch die Antriebseinheit 3 mit dem steuerbaren Getriebe 4 drehmomentübertragend verbunden ist. Das von der Antriebseinheit 3 produzierte Drehmoment wird über die Kupplung 5 und das Getriebe 4, bei welchem eine bestimmte Übersetzung eingestellt ist, an die Antriebsräder übertragen und so ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs 1 gewährleistet. In diesem Betriebszustand liegt ein Drehmomentwunsch des Fahrzeugführers 16 vor, welchen er beispielsweise durch Betätigung des Fahrpedals 15 der Steuereinrichtung 18 des Kraftfahrzeugs 1 mitteilen und quantifizieren kann. Die Steuervorrichtung 18 wiederum stellt durch entsprechende Steuersignale an die Antriebseinheit 3, die steuerbare Kupplung 5 und das steuerbare Getriebe 5 sicher, dass ein entsprechendes Drehmoment produziert und an die Antriebsräder übermittelt wird.
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Während einer Null-Last-Phase der Antriebsvorrichtung 2 liegt kein Drehmomentwunsch des Fahrzeugführers 16 vor. Die Steuereinrichtung 18 ist derart ausgebildet, dass die Antriebsvorrichtung 2 während der Null-Last-Phase wahlweise in einem Effizienzmodus oder in einem Rekuperationsmodus betrieben werden kann.
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Im Effizienzmodus wird die steuerbare Kupplung 5 von der Steuereinrichtung 18 derart angesteuert, dass diese geöffnet ist und somit die Brennkraftmaschine 7 beziehungsweise die Antriebseinheit 3 und das steuerbare Getriebe 4 voneinander getrennt sind. Somit findet keine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebseinheit 3 und dem Getriebe 4 bzw. dem rechtlichen Antriebstrang zu den Rädern statt. Im Effizienzmodus kann die Brennkraftmaschine 7 derart gesteuert werden, dass alle Brennräume 8 oder nur ein Teil der Brennräume 8 befeuert werden. Alternativ kann die Brennkraftmaschine 7 im Effizienzmodus zumindest zeitweise abgeschaltet werden, was bedeutet, dass keiner der Brennräume 8 befeuert wird. Sind die Brennräume 8 zumindest teilweise befeuert, so steht dem Fahrzeugführer 16 das volle Drehmoment der Brennkraftmaschine 7 sehr schnell wieder zur Verfügung. Ferner können Nebenaggregate durch die Brennkraftmaschine 7 weiterhin betrieben werden. Bei einer abgeschalteten Brennkraftmaschine 7 kann der Kraftstoffverbrauch hingegen vollständig eliminiert werden, was jedoch mit einer etwas längeren Verzugszeit zum Starten der Brennkraftmaschine 7 erkauft werden muss. Das für den Fahrzeugführer 16 spürbare Verzögerungsmoment ist im Effizienzmodus spürbar geringer als im Rekuperationsmodus. Gleichzeitig steigt die Reichweite, mit der das Kraftfahrzeug 1 allein aufgrund seiner kinetischen Energie rollen kann, ohne dass die Antriebseinheit 3 dazu beiträgt.
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Im Rekuperationsmodus ist die Brennkraftmaschine 7 vollständig abgeschaltet, was bedeutet, dass keiner der Brennräume 8 befeuert wird. Ferner ist die Kupplung 5 geschlossen, wodurch die Antriebseinheit 3 und das steuerbare Getriebe 4 und der nachgeschaltete Antriebsstrang bis zu den Rädern drehmomentübertragend gekoppelt sind. Bei rollendem Kraftfahrzeug 1 wird die Antriebseinheit 3, insbesondere die Brennkraftmaschine 7, aufgrund des geschlossenen Antriebstrangs in Rotation versetzt und somit zwangsweise mitgeschleppt. Durch die drehmomentübertragende Kopplung der Brennkraftmaschine 7 mit der in diesem Fall als Generator fungierenden Elektromaschine 9 wird elektrische Energie erzeugt, welche beispielsweise zur Spannungsversorgung von Nebenaggregaten (Klimaanlage, Lüfter, Beleuchtung) verwendet oder alternativ oder zusätzlich im Energiespeicher 10 gespeichert werden kann. Aufgrund der dadurch auftretenden Verluste ist jedoch das für den Fahrzeugführer 16 spürbare Verzögerungsmoment deutlich höher.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Steuern der Antriebsvorrichtung 2 näher erläutert:
Je nachdem, ob die Antriebsvorrichtung 2 während der Null-Last-Phase im Rekuperationsmodus oder im Effizienzmodus betrieben wird, ergibt sich für den Fahrzeugführer ein spürbar unterschiedliches Verzögerungsmoment. Das folgende Verfahren bietet dem Fahrzeugführer 16 die Möglichkeit, auf sehr intuitive Weise zwischen dem Effizienzmodus und dem Rekuperationsmodus zu wählen und damit das Verzögerungsmoment zu beeinflussen.
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Wie oben beschrieben hat der Fahrzeugführer 16 die Möglichkeit, über die Bedieneinrichtung 6 die Übersetzung des Getriebes 4 zu wechseln. Dabei gibt es für jede Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine höchste Übersetzung, welche nicht unbedingt der technisch höchstmöglichen Übersetzung des Getriebes 4 entsprechen muss. Die höchste Übersetzung, die bei der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs möglich ist, wird durch die Steuervorrichtung 18 bestimmt und vorgegeben. Dabei können Komfortaspekte, Verbrauchsaspekt oder technische Aspekte eine Rolle spielen. So kann bei einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine bestimmte Übersetzung als die höchstmögliche Übersetzung vorgegeben werden, obwohl das Getriebe noch höhere Übersetzungen aufweist, falls eine weitere Erhöhung der Übersetzung („Hochschalten” bzw. Einlegen eines höheren Gangs) einen höheren Kraftstoffverbrauch, ein Ruckeln oder gar ein Absterben der Brennkraftmaschine zur Folge hätte. So kann von der Steuereinrichtung 18 z. B. bei sehr niedrigen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs der vierte Gang als höchstmögliche Übersetzung vorgegeben werden obwohl das Getriebe auch noch höhere Übersetzungen (6 Gänge) aufweist.
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Falls die für die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs höchstmögliche Übersetzung des Getriebes 4 bereits eingelegt ist und der Fahrzeugführer 16 die Bedieneinrichtung 6 im Sinne einer weiteren Erhöhung der Übersetzung des Getriebes 4 betätigt, so wird dies von der Steuervorrichtung 18 als Wunsch des Fahrzeugführers 16, den Effizienzmodus auszuwählen, interpretiert wird und der Effizienzmodus wird ausgewählt.
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Dies hat zur Folge, dass von einem Rekuperationsmodus in den Effizienzmodus umgeschaltet wird, falls zum Zeitpunkt der Betätigung des Bedienelements 6 bereits eine Null-Last-Phase vorliegt und die Antriebsvorrichtung 2 im Rekuperationsmodus betrieben wurde. Befindet sich die Antriebsvorrichtung 2 zum Zeitpunkt der Betätigung des Bedienelements 6 nicht in einer Null-Last-Phase, so wird die Antriebsvorrichtung in der nächsten Null-Last-Phase zumindest zeitweise im Effizienzmodus betrieben, es sei denn, dass in der Zwischenzeit vom Fahrzeugführer 16 der Rekuperationsmodus ausgewählt wurde.
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Die Auswahl beziehungsweise Aktivierung des Effizienzmodus kann lediglich für eine Null-Last-Phase wirksam sein, was bedeutet, dass spätestens nach Verlassen der Null-Last-Phase automatisch durch die Steuereinrichtung 18 der Rekuperationsmodus ausgewählt wird. Ohne erneuten Wunsch des Fahrzeugführers 16 zur Auswahl des Effizienzmodus werden daraufhin alle folgenden Null-Last-Phasen im Rekuperationsmodus durchgeführt.
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Alternativ ist es möglich, dass die Auswahl des Effizienzmodus durch den Fahrzeugführer 16 als eine dauerhafte Auswahl des Effizienzmodus behandelt wird, was bedeutet, dass nur durch entsprechende Betätigung der Bedieneinrichtung 6 der Rekuperationsmodus wieder ausgewählt wird.
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Die Auswahl beziehungsweise Aktivierung des Rekuperationsmodus kann durch Betätigung der Bedieneinrichtung 6 im Sinne einer Reduzierung beziehungsweise Verringerung der Übersetzung des Getriebes 4 erfolgen. Diese Betätigung der Bedieneinrichtung 6 im Sinne einer Verringerung der Übersetzung kann auch zusätzlich als Schaltbefehl zur tatsächlichen Verringerung der Übersetzung des Getriebes interpretiert werden, wodurch die Steuereinrichtung 18 neben der Auswahl des Rekuperationsmodus das Getriebe 4 zum Herunterschalten der Übersetzung ansteuert. Alternativ führt die Betätigung der Bedieneinrichtung 6 im Sinne einer Verringerung der Übersetzung lediglich zur Auswahl des Rekuperationsmodus, so dass für eine tatsächliche Verringerung der Übersetzung des Getriebes 4 eine weitere Betätigung der Bedieneinrichtung 6 von Nöten ist.
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Bei vollständig ausgeschalteter Brennkraftmaschine 7 und dem Einschalten der Zündung der Brennkraftmaschine 7, wie es meist beim Betreten des Kraftfahrzeugs durch den Fahrzeugführer vorkommt, kann standardmäßig der Rekuperationsmodus automatisch durch die Steuereinrichtung 4 ausgewählt werden. Auf diese Weise ergibt sich für den Fahrer nach dem Einschalten der Zündung der Brennkraftmaschine 7 ein nachvollziehbares Verhalten der Antriebseinrichtung ab Start.
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Zur Information des Fahrzeugführers kann der aktuell ausgewählte Modus für die Null-Last-Phase über eine entsprechende Anzeigevorrichtung 19, beispielsweise im Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs, angezeigt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007035424 A1 [0003]
- DE 102011011345 A1 [0004]
