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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Ladereinrichtung, die einen Abgasturbolader sowie einen elektrisch angetriebenen Verdichter aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
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Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtung ist insoweit dem Kraftfahrzeug zugeordnet. Die Antriebseinrichtung verfügt beispielsweise über eine Brennkraftmaschine, welcher während des Betriebs Luft, insbesondere Frischluft, zugeführt wird. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt, kann jedoch auch als Ottobrennkraftmaschine vorliegen. Um die Effizienz und/oder die Leistung der Brennkraftmaschine zu vergrößern, ist die Ladereinrichtung vorgesehen. Die Ladereinrichtung dient dem Bereitstellen von verdichteter Luft. Zu diesem Zweck wird Luft, insbesondere Frischluft, von der Ladereinrichtung bei einem ersten Druck angesaugt, verdichtet und anschließen der Brennkraftmaschine bei einem höheren zweiten Druck zur Verfügung gestellt.
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Die Ladereinrichtung weist zu diesem Zweck zum einen den Abgasturbolader auf. Dieser verfügt über eine Abgasturboladerturbine sowie einen Abgasturboladerverdichter. Erstere wird während des Betriebs der Antriebseinrichtung von Abgas der Brennkraftmaschine durchströmt. Dabei wird dem Abgas kinetische Energie und/oder Enthalpie entnommen und zum Antreiben des Abgasturboladerverdichters herangezogen. Der Abgasturboladerverdichter dient nun wie vorstehend erläutert dem Verdichten der angesaugten Luft, welche nach dem Verdichten der Brennkraftmaschine zugeführt wird beziehungsweise in Richtung der Brennkraftmaschine strömt.
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Neben dem Abgasturbolader verfügt die Ladereinrichtung zudem über den elektrisch angetriebenen Verdichter. Der Verdichter wird also nicht von in dem Abgas enthaltener Energie angetrieben, sondern vielmehr ist zu diesem Zweck vorzugsweise ein Elektromotor vorgesehen. Der elektrisch angetriebene Verdichter hat gegenüber dem Abgasturbolader insoweit den Vorteil, dass er nahezu unabhängig von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine betrieben werden kann.
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Beispielsweise sind der Abgasturboladerverdichter sowie der elektrisch angetriebene Verdichter strömungstechnisch in Reihe oder parallel zueinander angeordnet. Bei einer Reihenanordnung ist vorzugsweise ein Bypass vorgesehen, mittels welcher Luft, insbesondere bereits mittels des Abgasturboladerverdichters verdichtete Luft, um den elektrisch angetriebenen Verdichter herumgeführt werden kann, falls dieser nicht oder mit einer lediglich geringen Leistung betrieben wird.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
US 7,210,296 B2 bekannt.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Ladereinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber anderen Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere einen besonders energieeffizienten Betrieb bei gleichzeitig hoher verfügbarer Maximalleistung ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Sollladedrucks anhand eines Betriebspunkts der Antriebseinrichtung ermittelt sowie ein mittels des Abgasturboladers erzielter oder erzielbarer Istladedruck bestimmt wird und eine Ladedruckdifferenz zwischen dem Sollladedruck und dem Istladedruck berechnet wird, wobei der Verdichter in einer ersten Betriebsart bei Überschreiten einer ersten Ladedruckdifferenzschwelle durch die Ladedruckdifferenz mit einer ersten Leistung betrieben und in einer zweiten Betriebsart bei Überschreiten einer zweiten Ladedruckdifferenzschwelle, die von der ersten Ladedruckdifferenzschwelle verschieden ist, durch die Ladedruckdifferenz mit einer von der ersten Leistung verschiedenen zweiten Leistung betrieben wird.
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Zunächst wird also der, insbesondere bei gleichbleibendem Betriebspunkt, im Wesentlichen stationäre Sollladedruck bestimmt, wobei dies anhand des Betriebspunkts erfolgt. Der Betriebspunkt ist beispielsweise durch ein Antriebsdrehmoment und/oder eine Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine gekennzeichnet. Der Betriebspunkt bezeichnet insoweit den momentanen Zustand der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine oder einen Sollzustand, auf welchen die Brennkraftmaschine eingestellt wird. Dem Betriebspunkt ist dabei der Sollladedruck zugeordnet. Der Sollladedruck wird beispielsweise anhand eines Kennfelds, einer Tabelle und/oder einer mathematischen Beziehung ermittelt, insbesondere aus dem Betriebspunkt. Der Sollladedruck liegt insoweit als Funktion des Betriebspunkts, insbesondere als Funktion des Antriebsdrehmoments und/oder der Antriebsdrehzahl, vor.
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Neben dem Sollladedruck wird der Istladedruck bestimmt. Dieser entspricht vorzugsweise einem momentan vorliegenden oder einem dynamisch erreichbaren Istladedruck des Abgasturboladers, also demjenigen Ladedruck, welcher mittels des Abgasturboladers für den vorliegenden Betriebspunkt der Antriebseinrichtung maximal erzielbar ist. Der Istladedruck wird beispielsweise anhand einer Drehzahltrajektorie einer Abgasturboladerdrehzahl des Abgasturboladers ermittelt.
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Nachfolgend wird die Ladedruckdifferenz zwischen dem Sollladedruck und dem Istladedruck berechnet. Die Ladedruckdifferenz bezeichnet die Differenz zwischen dem Ladedruck, welcher idealweise vorliegen sollte, und dem Ladedruck, welcher allein mittels des Abgasturboladers derzeit erzielt wird oder maximal erzielbar ist, stets unter Berücksichtigung des Betriebspunkts. Insoweit entspricht die Ladedruckdifferenz dem von dem elektrisch angetriebenen Verdichter aufzubringenden Ladedruck, sofern der Istladedruck in Richtung des Sollladedrucks, vorzugsweise bis auf den Sollladedruck, verändert werden soll.
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Überschreitet die Ladedruckdifferenz eine definierte Schwelle, wird der elektrisch angetriebene Verdichter aktiviert. Nachfolgend interagiert die modellbasierte Ladedruckregelung des Abgasturboladers mit der Sollwertbildung des elektrisch angetriebenen Verdichters. Das zum reinen Abgasturboladerbetrieb abweichende Transientverhalten der Ladeluftstrecke kann mittels eines Turboladermodells berücksichtigt werden. Durch den Eingriff des elektrisch angetriebenen Verdichters erhöht sich die Beschleunigungsleistung der Abgasturboladerturbine und steigert damit auch die Leistung des Abgasturboladerverdichters. Ist der stationäre Sollladedruck allein mittels des Abgasturboladers erreichbar, wird der elektrisch angetriebene Verdichter vorzugsweise (wieder) deaktiviert.
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Es ist nun vorgesehen, dass in unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Schwellen vorgesehen sind und zudem der elektrisch angetriebene Verdichter mit unterschiedlichen Leistungen betrieben wird. So soll in der ersten Betriebsart die Schwelle der ersten Ladedruckdifferenzschwelleentsprechen. Überschreitet also die Ladedruckdifferenz die erste Ladedruckdifferenzschwelle, so wird der elektrisch angetriebene Verdichter betrieben, wobei dies mit der ersten Leistung erfolgt. Liegt dagegen die zweite Betriebsart vor, so entspricht die Schwelle der zweiten Ladedruckdifferenzschwelle. Insoweit wird der elektrisch angetriebene Verdichter aktiviert, wenn die Ladedruckdifferenz die zweite Ladedruckdifferenzschwelle überschreitet. Hierbei ist der Betrieb des elektrisch angetriebenen Verdichters mit der zweiten Leistung vorgesehen.
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Zum Beachten ist dabei, dass die zweite Ladedruckdifferenzschwelle von der ersten Ladedruckdifferenzschwelle verschieden ist. Dies gilt ebenfalls für die Leistungen, sodass die zweite Leistung sich von der ersten Leistung unterscheidet. Mit den unterschiedlichen Betriebsarten wird insoweit ein unterschiedliches Verhalten der Antriebseinrichtung realisiert. Selbstverständlich können neben der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart weitere Betriebsarten vorgesehen sein. Jeder weiteren Betriebsart sind eine weitere Ladedruckdifferenzschwelle und eine weitere Leistung zugeordnet. Die weitere Ladedruckdifferenzschwelle ist dabei sowohl von der ersten Ladedruckdifferenzschwelle als auch von der zweiten Ladedruckdifferenzschwelle verschieden. Analog hierzu ist die weitere Leistung sowohl von der ersten Leistung als auch von der zweiten Leistung verschieden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Ladedruckdifferenzschwelle größer gewählt wird als die zweite Ladedruckdifferenzschwelle. Ein Aktivieren des elektrisch angetriebenen Verdichters wird in der ersten Betriebsart insoweit im Vergleich mit der zweiten Betriebsart deutlich verzögert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Leistung kleiner gewählt wird als die zweite Leistung. Zum Betreiben des elektrisch angetriebenen Verdichters muss in der ersten Betriebsart folglich weniger Energie aufgewandt werden als in der zweiten Betriebsart. Zusammen mit der vorstehend bereits erläuterten Ausgestaltung, gemäß welcher die erste Ladedruckdifferenzschwelle größer ist als die zweite Ladedruckdifferenzeschwelle, ergibt sich, dass die erste Betriebsart besonders verbrauchseffizient sein soll, während in der zweiten Betriebsart eine schnelle Reaktion der Antriebseinrichtung auf Lastwechsel erfolgen kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Verdichtersolldrehzahl aus einem Luftmassenstrom und einem Druckverhältnis über den Verdichter bestimmt wird. Das Bestimmen der Verdichtersolldrehzahl erfolgt beispielsweise mittels eines Kennfelds, einer Tabelle und/oder einer mathematischen Beziehung. Die Verdichtersolldrehzahl liegt insoweit als Funktion von dem Luftmassenstrom und dem Druckverhältnis vor. Der Luftmassenstrom wird dabei vorzugsweise auf Normbedingungen normalisiert, wobei unter Normbedingungen beispielsweise eine Umgebungstemperatur von 21°C sowie ein Umgebungsdruck von 1013 hPa zu verstehen ist. Der Luftmassenstrom entspricht insbesondere einem derzeit der Brennkraftmaschine zugeführten Istluftmassenstrom, während das Druckverhältnis, insbesondere bei einer Reihenschaltung von Abgasturbolader und dem elektrisch angetriebenen Verdichter der Ladedruckdifferenz entspricht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verdichtersolldrehzahl in Richtung höherer Werte auf eine Maximaldrehzahl begrenzt wird, wobei die Maximaldrehzahl in der ersten Betriebsart kleiner gewählt wird als in der zweiten Betriebsart. Die beispielsweise aus dem Kennfeld resultierende Verdichtersolldrehzahl wird vorzugsweise anhand verschiedener Einflussparameter limitiert. Aus energetischen Gründen sollte der elektrisch angetriebene Verdichter mit einer minimalen notwendigen Drehzahl betrieben werden, wenn es die Performanceanforderungen zulassen. Dies wird beispielsweise über eine separate Drehzahlbegrenzung in Abhängigkeit der ermittelten Fahrsituation, beispielsweise des momentanen Betriebspunkts, realisiert.
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Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Verdichtersolldrehzahl nach oben auf die Maximaldrehzahl begrenzt wird. Ist also die Verdichteresolldrehzahl größer als die Maximaldrehzahl, so wird sie auf diese gesetzt, bevor die Verdichtersolldrehzahl an dem elektrisch angetriebenen Verdichter eingestellt wird. Die Maximaldrehzahl ist nun in der ersten Betriebsart kleiner als in der zweiten Betriebsart, um die vorstehend beschriebene Differenzierung zu erzielen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Maximaldrehzahl in Abhängigkeit von wenigstens einer Zustandsgröße der Ladereinrichtung ermittelt wird. Während also grundlegend in der ersten Betriebsart mit der kleineren Maximaldrehzahl ein energieeffizienter Betrieb der Antriebseinrichtung und mit der größeren Maximaldrehzahl in der zweiten Betriebsart ein rasches Ansprechverhalten realisiert werden soll, können weitere Randbedingungen in Form der wenigstens eine Zustandsgröße bei dem Bestimmen der Maximaldrehzahl herangezogen werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Zustandsgröße eine Temperatur des elektrisch angetriebenen Verdichters und/oder eine Bordnetzspannung verwendet werden. Je höher die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Verdichters ist, umso höher ist dessen Wärmeentwicklung. Höhere Drehzahlen des Verdichters führen mithin zu höheren Temperaturen. Es kann nun vorgesehen sein, dass bei Überschreiten einer Maximaltemperatur des Verdichters durch die Temperatur der elektrisch angetriebene Verdichter abgeschaltet wird. Dies würde jedoch zu einem plötzlichen Ladedruckverlust und mithin einem spürbaren Performanceverlust führen und sollte daher vermieden werden.
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Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, die Maximaldrehzahl in Abhängigkeit von der Temperatur des elektrisch angetriebenen Verdichters zu wählen. Insbesondere wird die Maximaldrehzahl umso geringer gewählt, je höher die Temperatur des Verdichters ist. Durch eine solche Limitierung bei Annäherung an die Maximaltemperatur wird die Maximaldrehzahl stetig verringert, wodurch plötzliche Schwankungen des Ladedrucks verhindert werden.
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Ebenso bedeutet eine hohe Drehzahl des elektrisch angetriebenen Verdichters eine starke Belastung des Bordnetzes. Insbesondere falls gleichzeitig weitere Verbraucher aktiviert werden, kann dies zu einem Einbrechen der Bordnetzspannung führen. Auch hierdurch werden plötzliche Ladedruckschwankungen hervorgerufen. Aus diesem Grund kann es zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, die Maximaldrehzahl in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung zu ermitteln.
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Durch die Begrenzung der Verdichtersolldrehzahl auf die Maximaldrehzahl, welche in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung bestimmt wird, wird die Belastung des Bordnetzes verringert. Weil sich gleichzeitig auch die Wärmeentwicklung und mithin die Temperatur des elektrisch angetriebenen Verdichters verringern kann, steht die volle Leistung des elektrisch angetriebenen Verdichters nach kurzer Zeit wieder zur Verfügung.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Drehzahlgradient des Verdichters in Richtung höherer Werte auf einen Maximaldrehzahlgradient begrenzt wird, wobei der Maximaldrehzahlgradient in der ersten Betriebsart niedriger gewählt wird als in der zweiten Betriebsart. Zusätzlich oder alternativ zu der Begrenzung der Verdichtersolldrehzahl auf die Maximaldrehzahl, kann also auch der Drehzahlgradient des Verdichters begrenzt werden, nämlich auf den Maximaldrehzahlgradient. Der Drehzahlgradient beschreibt die Veränderung der Drehzahl des elektrisch angetriebenen Verdichters über der Zeit.
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Schnelle Änderungen der Drehzahl, welche beispielsweise aus schnell wechselnden Ladedruckanforderungen resultieren, verursachen Stromspitzen und mithin starke Belastungen des Bordnetzes. Zudem bewirken sie eine vergleichsweise hohe Wärmeentwicklung. Entsprechend wird der Drehzahlgradient vorzugsweise begrenzt. Auch hier ist es nun vorgesehen, den Maximaldrehzahlgradient in der ersten Betriebsart anders, nämlich niedriger zu wählen, als in der zweiten Betriebsart. Auf diese Art und Weise wird die vorstehend beschriebene Charakteristik der Antriebseinrichtung erzielt.
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Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein den Verdichter umgehender Bypass geschlossen wird, wenn der Verdichter betrieben wird. Beispielsweise sind der Abgasturbolader sowie der elektrisch angetriebene Verdichter in Reihe zueinander angeordnet, wobei vorzugsweise der Abgasturbolader stromaufwärts des Verdichters vorliegt. Um einen Betrieb der Antriebseinrichtung allein mittels des Abgasturboladers, also ohne Betrieb des elektrisch angetriebenen Verdichters, zu ermöglichen, ist der Bypass vorgesehen. Durch den Bypass kann Luft, insbesondere mittels des Abgasturboladers verdichtete Luft, an dem Verdichter vorbeiströmen und zu der Brennkraftmaschine gelangen.
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Wird nun der Verdichter betrieben, so wird der Bypass geschlossen, sodass die gesamte zu verdichtende Luft durch den elektrisch angetriebenen Verdichter strömt. Der Bypass bleibt vorzugsweise geschlossen, bis die Ladedruckdifferenz einen bestimmten Grenzwert unterschritten hat, insbesondere bis der Istladedruck dem Sollladedruck entspricht. In diesem Fall wird der elektrisch angetriebene Verdichter nicht weiter benötigt und kann deaktiviert werden.
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Die Auswahl zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart beziehungsweise einer eventuell vorgesehenen weiteren Betriebsart kann grundlegend von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs getroffen werden. Unabhängig von der Auswahl des Fahrers kann jedoch vorgesehen sein, bei einem Kaltstart der Antriebseinrichtung die zweite Betriebsart durchzuführen. Bei niedriger Umgebungstemperatur und geringem Umgebungsdruck, beispielsweise aufgrund von großer geodätischer Höhe, startet die Brennkraftmaschine aufgrund fehlender Füllung üblicherweise schlechter. In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, dem Umgebungsdruck und/oder einer Schmiermitteltemperatur der Antriebseinrichtung kann insoweit die zweite Betriebsart erzwungen werden, sodass der elektrisch angetriebene Verdichter aktiv wird.
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Alternativ kann es auch vorgesehen sein, den elektrisch angetriebenen Verdichter unabhängig von der Auswahl der Betriebsart und/oder unabhängig von der Ladedruckdifferenz stets zu betreiben, falls die Umgebungstemperatur unter einer Minimalumgebungstemperatur, der Umgebungsdruck unter einem Minimalumgebungsdruck und/oder die Schmiermitteltemperatur unter einer Minimalschmiermitteltemperatur liegt. Die Verdichtersolldrehzahl kann in diesem Fall in Abhängigkeit von dem Umgebungsdruck und der Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung gewählt werden. Nach Beenden des Kaltstartvorgangs wird der elektrisch angetriebene Verdichter zunächst wieder deaktiviert und insbesondere das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt.
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Mithilfe des elektrisch angetriebenen Verdichters kann zudem eine Diagnose wenigstens eines Abgassensors unterstützt werden. Die Diagnosefunktion von Abgassensoren, wie beispielsweise NOx-Sensoren oder Lambdasonden, beruhen auf einer Bewertung der Messwerte, während die Sensoren von Frischluft umspült werden. Um ein aussagefähiges Diagnoseergebnis zu erhalten, wird daher beispielsweise in einer Schubphase der Antriebseinrichtung ein Luftmassenintegral gebildet. Nach Erreichen einer definierten Schwelle ist die Diagnose abgeschlossen. Zur Verkürzung der Diagnosezeit wird der elektrisch angetriebene Verdichter, insbesondere während der Schubphase, aktiviert und somit der Luftmassenstrom vergrößert.
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Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, den elektrisch angetriebenen Verdichter nur dann zu aktivieren, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: Ein Automatikgetriebe befindet sich nicht in einer Parkstellung oder Neutralstellung; und/oder an einem manuellen Schaltgetriebe ist ein Gang eingelegt; und/oder eine Feststellbremse und/oder eine Betriebsbremse sind nicht zum Bremsendes Kraftfahrzeugs aktiviert. Besonders bevorzugt müssen mehrere der genannten Bedingungen erfüllt sein, damit der elektrisch angetriebene Verdichter betrieben werden kann.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, die Leistungsaufnahme des elektrisch angetriebenen Verdichters über der Zeit zu integrieren. Dieses Integral kann in die Bestimmung der vorstehend erläuterten Maximaldrehzahl, auf welche die Verdichtersolldrehzahl begrenzt wird, herangezogen werden. Mit einer derartigen Vorgehensweise wird ein dauerhafter Betrieb des elektrisch angetriebenen Verdichters bei hoher Leistungsaufnahme verhindert.
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Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Verdichtersolldrehzahl in Richtung niedrigerer Drehzahl auf eine Minimaldrehzahl begrenzt wird. Durch die Trägheit des elektrisch angetriebenen Verdichters erfolgt seine Beschleunigung aus einem Stillstand vergleichsweise langsam. Eine Minimaldrehzahl von beispielsweise mindestens 1.000 U/min, 2500 U/min, mindestens 5.000 U/min oder mindestens 10.000 U/min trägt zu einer deutlichen Verkürzung der Beschleunigungszeit des elektrisch angetriebenen Verdichters bei und bewirkt zudem eine niedrigere Energieaufnahme.
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Weiterhin kann eine Notfallstrategie realisiert sein. Ist der elektrisch angetriebene Verdichter aufgrund einer hohen Bordnetzbelastung in seiner Leistung begrenzt, manifestiert sich dies in einem veränderten Verhalten der Antriebseinrichtung und mithin in einem veränderten Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs. Beschleunigungen aus niedrigen Drehzahlen heraus erfolgen ohne Unterstützung durch den elektrisch angetriebenen Verdichter langsamer. Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, ein Automatikgetriebe mit einem geänderten Getriebeschaltprogramm zu betreiben, sobald die Verdichtersolldrehzahl durch die Maximaldrehzahl begrenzt wird. Beispielsweise wird das Getriebeschaltprogramm derart geändert, dass die Antriebseinrichtung bei höheren Antriebsdrehzahlen betrieben wird als in dem Fall, in welchem die Verdichtersolldrehzahl nicht durch die Maximaldrehzahl begrenzt wird.
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Der für den elektrisch angetriebenen Verdichter erforderliche Bypass und die beispielsweise an diesem vorgesehene Bypassklappe muss, um gesetzliche Anforderungen zu erfüllen, nach OBD-Richtlinien diagnostiziert werden.
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Dafür ist neben der elektrischen Überwachung auch die Wirkweise der Bypassklappe zu plausibilisieren. Da die Stellung der Bypassklappe einen Einfluss auf den Ladedruck und auf die Luftmasse hat, wird die Bypassklappe in Zuständen, in welchen der Fahrer kein Einfluss bemerkt und/oder der Ladedruck sowie die Luftmasse einen linearen Verlauf aufweisen, beispielsweise in einem Schubbetrieb, zyklisch geöffnet und geschlossen. Wird eine sprunghafte Änderung des Ladedrucks und der Luftmasse erkannt, wird die Bypassklappe als funktionsfähig diagnostiziert. Ändert sich der lineare Verlauf des Ladedrucks und der Luftmasse nicht oder nur wenig, wird die Bypassklappe als defekt diagnostiziert.
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Auch der elektrisch angetriebene Verdichter ist vorzugsweise nach OBD-Richtlinien zu diagnostizieren. Dafür ist neben der elektrischen Überwachung auch die Wirkweise zu plausibilisieren. Da der elektrisch angetriebene Verdichter einen Einfluss auf den Ladedruck und auf die Luftmasse hat, soll er in Zuständen, in welchen der Fahrer keinen Einfluss bemerkt und der Ladedruck sowie die Luftmasse einen linearen Verlauf aufweisen, beispielsweise im Schubbetrieb, zyklisch aktiviert und deaktiviert werden. Wird eine sprunghafte Änderung des Ladedrucks und der Luftmasse erkannt, wird der elektrisch angetriebene Verdichter als funktionsfähig diagnostiziert. Ändert sich der lineare Verlauf des Ladedrucks und die Luftmasse nicht oder nur wenig, wird der elektrisch angetriebene Verdichter als defekt diagnostiziert.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung mit einer Ladereinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Ladereinrichtung einen Abgasturbolader sowie einen elektrisch angetriebenen Verdichter aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Sollladedruck anhand eines Betriebspunkts der Antriebseinrichtung zu ermitteln sowie einen mittels des Abgasturboladers erzielten oder erzielbaren Istladedruck zu bestimmen und eine Ladedruckdifferenz zwischen dem Sollladedruck und dem Istladedruck zu berechnen, wobei der Verdichter in einer ersten Betriebsart bei Überschreiben einer ersten Ladedruckdifferenz durch die Ladedruckdifferenz mit einer ersten Leistung betrieben und in einer zweiten Betriebsart bei Überschreiben einer zweiten Ladedruckdifferenzschwelle, die von der ersten Ladedruckdifferenzschwelle verschieden ist, durch die Ladedruckdifferenz mit einer von der ersten Leistung verschiedenen zweiten Leistung betrieben wird.
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Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
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Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die eine Brennkraftmaschine 2 sowie eine Ladereinrichtung 3 aufweist. Die Ladereinrichtung 3 verfügt beispielsweise über einen Abgasturbolader 4 sowie einen elektrisch angetriebenen Verdichter 5. Mithilfe der Ladereinrichtung 3 kann Luft, insbesondere Frischluft, verdichtet und der Brennkraftmaschine 2 bei einem höheren Druck zugeführt werden. Die Luft strömt dabei in Richtung der Pfeile 6. In Strömungsrichtung der Luft ist bevorzugt der Abgasturbolader 4 stromaufwärts des Verdichters 5 angeordnet. Das bedeutet, dass die Luft zunächst mittels des Abgasturboladers 4 von einem ersten Druck auf einen höheren zweiten Druck gebracht wird. Anschließend strömt es in Richtung des Verdichters 5. Dabei kann es vorgesehen sein, dass strömungstechnisch zwischen dem Abgasturbolader 4 und dem Verdichter 5 ein Ladeluftkühler 7 vorgesehen ist, mittels welchem die von dem Abgasturbolader 4 verdichtete Luft gekühlt wird.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Verdichter 5 ein Bypass 8 parallel geschaltet. In Abhängigkeit von einer Stellung einer Bypassklappe 9 wird der Bypass 8 entweder freigegeben oder versperrt. In ersterem Fall kann von dem Abgasturbolader 4 verdichtete Luft an dem Verdichter 5 vorbei in Richtung der Brennkraftmaschine 2 strömen. Anderenfalls wird die bereits verdichtete Luft mithilfe des Verdichters 5 nochmals verdichtet und erst anschließend der Brennkraftmaschine 2 zugeführt.
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Es ist nun vorgesehen, dass anhand eines Betriebspunkts der Antriebseinrichtung 1 ein Sollladedruck ermittelt wird. Zudem wird ein mittels des Abgasturboladers 4, insbesondere allein mittels des Abgasturboladers 4, erzielter oder erzielbarer Istladedruck bestimmt. Aus dem Sollladedruck und dem Istladedruck wird eine Ladedruckdifferenz berechnet. In einer ersten Betriebsart wird der Verdichter 5 nun mit einer ersten Leistung betrieben, wenn die Ladedruckdifferenz eine erste Ladedruckdifferenzschwelle überschreitet.
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In einer zweiten Betriebsart wird dagegen der Verdichter 5 betrieben, sobald die Ladedruckdifferenz eine von der ersten Ladedruckdifferenzschwelle verschiedene zweite Ladedruckdifferenzschwelle überschreitet. Das Betreiben des Verdichters erfolgt dabei in der zweiten Betriebsart mit einer von der ersten Leistung verschiedenen zweiten Leistung. Die erste Ladedruckdifferenzschwelle ist dabei vorzugsweise größer gewählt als die zweite Ladedruckdifferenzschwelle, während die erste Leistung kleiner ist als die zweite Leistung.
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Mit einer derartigen Vorgehensweise werden unterschiedliche Betriebseigenschaften der Antriebseinrichtung 1 bewirkt. Während in der ersten Betriebsart ein besonders energieeffizienter Betrieb der Antriebseinrichtung 1 erzielt wird, kann in der zweiten Betriebsart eine besonders spontane Reaktion der Antriebseinrichtung 1 erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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