DE102014210537A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs - Google Patents

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Stephan Mietens
Jie Ge
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (100), mit einer Brennkraftmaschine (101) und einer elektrischen Maschine (102), wobei sich ein Gesamt-Radantriebsmoment aus einem Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine (101) und Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) zusammensetzt, wobei die elektrische Maschine (102) in einem motorischen Betriebsmodus betrieben werden kann, wobei das Gesamt-Radantriebsmoment durch das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) erhöht wird, bzw. wobei die elektrische Maschine (102) in einem generatorischen Betriebsmodus betrieben werden kann, wobei das Gesamt-Radantriebsmoment durch das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) verringert wird, wobei überwacht wird, ob eine radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme oder eine radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll, wobei die elektrische Maschine (102) derart betrieben wird, dass die Summe aus Radantriebsmoment der elektrischen Maschine und Radantriebsmoment der Sicherheitsmaßnahme konstant ist, wenn die elektrische Maschine (102) in dem generatorischen Betriebsmodus betrieben wird und die radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll, oder wenn die elektrische Maschine in dem motorischen Betriebsmodus betrieben wird und die radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine.
  • Stand der Technik
  • Hybridfahrzeuge umfassen zumeist eine Brennkraftmaschine als Hauptantrieb und mindestens einen Nebenantrieb. Ein derartiger Nebenantrieb ist insbesondere als eine elektrische Maschine ausgebildet. Durch die Brennkraftmaschine wird ein Antriebsmoment zum Antrieb des Hybridfahrzeugs erzeugt. Dieses Antriebsmoment wird unter anderem über das Getriebe und die Antriebswelle an die Räder des Hybridfahrzeugs weitergeleitet, wodurch an den Rädern des Hybridfahrzeugs jeweils ein Radantriebsmoment von der Brennkraftmaschine erzeugt wird.
  • Mittels der elektrischen Maschine kann beispielsweise ein Boost-Rekuperations-System (BRS) realisiert werden. Die elektrische Maschine kann zu diesem Zweck beispielsweise über einen Riemen mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden sein.
  • In einem generatorischen Betriebsmodus nimmt die elektrische Maschine dabei ein Antriebsmoment auf und wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Dabei reduziert sich das Radantriebsmoment an den Rädern durch die elektrische Maschine. Die elektrische Maschine erzeugt somit ein "negatives" aktives Radantriebsmoment.
  • In einem motorischen Betriebsmodus wandelt die elektrische Maschine elektrische Energie wieder in mechanische Energie um und erzeugt ein Antriebsmoment. Dabei wird das Radantriebsmoment an den Rädern durch die elektrische Maschine erhöht. Die elektrische Maschine erzeugt somit ein "positives" aktives Radantriebsmoment.
  • Ein Gesamt-Radantriebsmoment an den Rädern setzt sich somit aus dem Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine und dem Radantriebsmoment der elektrischen Maschine zusammen.
  • Fahrerassistenzfunktionen sind Sicherheitsmaßnahmen, die radantriebsmoment-erhöhend oder radantriebsmoment-reduzierend wirken können. Bei instabilen oder stabilitätskritischen Fahrzuständen können derartige Fahrerassistenzfunktionen stabilisierend in die Fahrdynamik eingreifen. Derartige Sicherheitsmaßnahmen können insbesondere auf die Brennkraftmaschine oder auf Bremsen Einfluss nehmen, um das Radantriebsmoment entweder zu erhöhen oder zu reduzieren und somit die Fahrdynamik zu stabilisieren. Derartige Sicherheitsmaßnahmen sind beispielsweise das Elektronische Stabilitätsprogramm (ESP), die Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR), die Antriebsschlupfregelung (ASR) oder das Antiblockiersystem (ABS).
  • In Hybridfahrzeugen besteht jedoch die Gefahr, dass durch das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine derartige instabile oder stabilitätskritische Fahrzustände weiter verschlimmert werden, obwohl die Sicherheitsmaßnahme versucht, die Fahrdynamik zu stabilisieren. Dadurch kann eine Unfallgefahr stark erhöht werden und es ergibt sich eine erhebliche Gefährdung für Insassen des Hybridfahrzeugs sowie weiterer Verkehrsteilnehmer.
  • Zwar kann die elektrische Maschine in derartigen Situationen abgeschaltet werden, jedoch können instabile oder stabilitätskritische Fahrzustände in bestimmten Fällen durch dieses Abschalten der elektrischen Maschine und dem dadurch plötzlich wegfallenden Radantriebsmoment der elektrischen Maschine weiter verschlimmert werden. Somit kann durch das unkontrollierte Ausschalten der elektrischen Maschine in instabilen oder stabilitätskritischen Fahrzuständen die Unfallgefahr sogar erhöht werden.
  • Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, um ein Hybridfahrzeug in instabilen oder stabilitätskritischen Fahrzuständen auf sichere Weise zu stabilisieren.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Ein Gesamt-Radantriebsmoment setzt sich dabei aus einem Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine und einem Radantriebsmoment der elektrischen Maschine zusammen. In einem motorischen Betriebsmodus gibt die elektrische Maschine Antriebsmoment ab, was einem positiven aktiven Radantriebsmoment der elektrischen Maschine entspricht, und das Gesamt-Radantriebsmoment wird erhöht. In einem generatorischen Betriebsmodus nimmt die elektrische Maschine Antriebsmoment auf, was einem negativen aktiven Radantriebsmoment der elektrischen Maschine entspricht, und das Gesamt-Radantriebsmoment wird verringert.
  • Das Hybridfahrzeug kann auch mehrere elektrische Maschinen umfassen, die jeweils ein entsprechendes aktives Radantriebsmoment erzeugen und jeweils einen Anteil zu dem Gesamt-Radantriebsmoment beitragen. Im Folgenden wird die Erfindung in Bezug auf eine elektrische Maschine beschrieben. Die Erfindung gilt in analoger Weise auch für ein Hybridfahrzeug mit mehreren elektrischen Maschinen.
  • Erfindungsgemäß wird überwacht bzw. überprüft, ob eine radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme oder eine radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll. Eine derartige Sicherheitsmaßnahme ist insbesondere eine Fahrerassistenzfunktion. Diese wird insbesondere bei instabilen oder stabilitätskritischen Fahrzuständen ausgelöst, um die Fahrdynamik zu stabilisieren. Durch die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen wird das Gesamt-Radantriebsmoment entweder erhöht oder reduziert. Derartige Sicherheitsmaßnahme sind radantriebsmoment-verändernde Sicherheitsmaßnahmen.
  • Im Zuge der radantriebsmoment-reduzierenden Sicherheitsmaßnahme soll das Gesamt-Radantriebsmoment reduziert werden, beispielsweise weil die Räder beim Beschleunigen durchdrehen. Wird zu diesem Zeitpunkt die elektrische Maschine in dem generatorischen Betriebsmodus betrieben, wird das Gesamt-Radantriebsmoment bereits durch die elektrische Maschine reduziert.
  • Analog soll durch die radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme das Gesamt-Radantriebsmoment erhöht werden, beispielsweise weil die Räder bei Gaswegnahme zu rutschen beginnen. Wird zu diesem Zeitpunkt die elektrische Maschine in dem motorischen Betriebsmodus betrieben, wird das Gesamt-Radantriebsmoment bereits durch die elektrische Maschine erhöht.
  • Die elektrische Maschine erzielt somit in diesen beiden Fällen die gleiche Wirkung auf das Gesamt-Radantriebsmoment, wie die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme. Ein sofortiges, direktes Abschalten der elektrischen Maschine würde der durchzuführenden Sicherheitsmaßnahme daher entgegenwirken.
  • Erfindungsgemäß wird die elektrische Maschine daher derart betrieben, insbesondere in einen inaktiven Betriebsmodus überführt, dass die Summe aus Radantriebsmoment der elektrischen Maschine und Radantriebsmoment der Sicherheitsmaßnahme konstant ist, wenn eine der radantriebsmoment-verändernden Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden soll und wenn die elektrische Maschine in demjenigen Betriebsmodus betrieben wird, welcher dieselbe Veränderung des Gesamt-Radantriebsmoments bewirkt, wie die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme. D.h. das aktive Radantriebsmoment der elektrischen Maschine wird allmählich und in dem Maße betragsmäßig reduziert, dass die Summe aus der Änderung des aktiven Radantriebsmoments der elektrischen Maschine und der Änderung aller anderen Radantriebsmomenten-Anteile am Gesamt-Radantriebsmoment konstant Null ist, bis das aktive Radantriebsmoment der elektrischen Maschine selbst auf Null reduziert ist (d.h. die elektrische Maschine den inaktiven Betriebsmodus erreicht). Anschließend verbleibt die elektrischen Maschine zweckmäßigerweise im inaktiven Betriebsmodus, bis die radantriebsmoment-verändernde Sicherheitsmaßnahme beendet ist.
  • Dies ist einerseits der Fall, wenn die radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll und wenn die elektrische Maschine in dem generatorischen Betriebsmodus betrieben wird, oder andererseits wenn die radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll und wenn die elektrische Maschine in dem motorischen Betriebsmodus betrieben wird.
  • Im Zuge der Sicherheitsmaßnahme wird insbesondere das Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine entweder erhöht oder reduziert, je nach durchzuführender Sicherheitsmaßnahme, und gleichzeitig wird das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine betragsmäßig in gleicher Höhe reduziert. Das Gesamt-Radantriebsmoment bleibt davon unbeeinflusst. Die elektrische Maschine wird demgemäß gesamt-radantriebsneutral betrieben, mit den im Folgenden genannten Vorteilen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Auf diese Weise wird die elektrische Maschine insbesondere allmählich in einen inaktiven Betriebsmodus überführt, wenn eine der Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden soll. Diese Überführung erfolgt insbesondere gesamt-radantriebsneutral. Somit wird verhindert, dass durch die elektrische Maschine unerwünschte Einflüsse auf das Gesamt-Radantriebsmoment entstehen. Das aktive Radantriebsmoment der elektrischen Maschine wird somit auf Null reduziert. Somit muss letztendlich im Zuge der Sicherheitsmaßnahme nur das Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden.
  • In diesem inaktiven Betriebsmodus ist die elektrische Maschine insbesondere frei von aktiv gestellten Momenten und erzeugt weiter insbesondere kein aktives Radantriebsmoment. Insbesondere wird dabei durch die elektrische Maschine nur noch ein passives Radantriebsmoment, ein sogenanntes Schleppmoment erzeugt. In dem inaktiven Betriebsmodus wird die elektrische Maschine weder motorisch noch generatorisch betrieben. Insbesondere wird dabei ein passives Null-Moment der elektrischen Maschine angesteuert. Bei einer derartigen Ansteuerung eines passiven Null-Moments wird das von der elektrischen Maschine erzeugte Schleppmoment nicht durch einen motorischen Betrieb der elektrischen Maschine ausgeglichen, wie es bei einem aktiven Null-Moment der Fall wäre.
  • Erzielt die elektrische Maschine dieselbe Veränderung des Gesamt-Radantriebsmoments wie die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme, kann ein sofortiges Ausschalten der elektrischen Maschine zu einem hohen Sicherheitsrisiko und einer erhöhten Unfallgefahr führen. Durch die Erfindung können diese Risiken und Gefahren verhindert werden und das Hybridfahrzeug kann in instabilen oder stabilitätskritischen Fahrzuständen durch die Sicherheitsmaßnahme in Kombination mit dem gesamt-radantriebsneutralen Betrieb der elektrischen Maschine auf sichere Weise stabilisiert werden. Durch die Erfindung kann verhindert werden, dass durch die elektrische Maschine instabile oder stabilitätskritische Fahrzustände weiter verschlimmert werden. Die Sicherheit von Insassen des Hybridfahrzeugs sowie von weiteren Verkehrsteilnehmern kann erhöht werden.
  • Durch die Erfindung wird insbesondere verhindert, dass durch die elektrische Maschine in instabilen oder stabilitätskritischen Fahrzuständen eine unerwünschte Veränderung des Gesamt-Radantriebsmoments erzeugt wird. Weiter insbesondere wird verhindert, dass die elektrische Maschine das Gesamt-Radantriebsmoment derart verändert, das der durchzuführenden Sicherheitsmaßnahme entgegengewirkt wird. Weiter insbesondere wird durch die Erfindung ermöglicht, dass der elektrischen Maschine die Möglichkeit genommen wird, in instabilen oder stabilitätskritischen Fahrzuständen ein störendes, unerwünschtes Radantriebsmoment an die Räder zu übertragen.
  • Durch die Erfindung wird eine funktionale Sicherheit des Hybridfahrzeugs gewährleistet. Insbesondere wird durch die Erfindung eine Fahrinstabilität aufgrund der elektrischen Maschine oder aufgrund einer möglichen Fehlfunktion der elektrischen Maschine vermieden. Durch die Erfindung wird gewährleistet, dass Sicherheitsanforderungen bzw. sicherheitskritischen Anforderungen gemäß z.B. der ISO-Norm 26262 erfüllt bzw. eingehalten werden. Somit werden die Sicherheit für Insassen des Hybridfahrzeugs und ein fehlerfreier Betrieb des Hybridfahrzeugs gewährleistet.
  • Bevorzugt wird das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (d.h. der Anteil der elektrischen Maschine am Gesamt-Radantriebsmoment) allmählich reduziert, um die elektrische Maschine derart zu betreiben, dass die Summe aus Radantriebsmoment der elektrischen Maschine und Radantriebsmoment der Sicherheitsmaßnahme konstant ist. Das aktive Radantriebsmoment der elektrischen Maschine kann dabei kontinuierlich oder schrittweise reduziert werden. Der generatorische bzw. der motorische Betriebsmodus wird dabei allmählich reduziert und die elektrische Maschine wird allmählich und nicht abrupt bzw. unmittelbar in den inaktiven Betriebsmodus überführt. Zu diesem Zweck wird insbesondere ein Drehmoment bzw. Antriebsmoment der elektrischen Maschine allmählich betragsmäßig reduziert. Weiter insbesondere wird ein Soll-Wert für das Drehmoment bzw. das Antriebsmoment der elektrischen Maschine allmählich betragsmäßig reduziert. Weiter bevorzugt wird das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine so lange allmählich reduziert, bis die elektrische Maschine frei von aktiv gestellten Momenten ist, also bis die elektrische Maschine in den inaktiven Betriebsmodus überführt ist und aktiv kein positives oder negatives Radantriebsmoment mehr erzeugt.
  • In einem anderen Fall kann durch die Überführung der elektrischen Maschine in den inaktiven Betriebsmodus dennoch die radantriebsmoment-verändernde Wirkung der elektrischen Maschine zunächst noch ausgenutzt werden. Die elektrische Maschine erzeugt zunächst auch, während die jeweilige Sicherheitsmaßnahme durchgeführt wird, noch aktiv ein negatives bzw. ein positives Radantriebsmoment.
  • Vorteilhafterweise wird die elektrische Maschine dann direkt und unmittelbar in den inaktiven Betriebsmodus überführt, wenn die radantriebsmoment-verändernde Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll und wenn die elektrische Maschine (zu diesem Zeitpunkt) in demjenigen Betriebsmodus betrieben wird, welcher der durch die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme angestrebten Veränderung des Gesamt-Radantriebsmoments entgegenwirkt.
  • Die Überführung der elektrischen Maschine in den inaktiven Betriebsmodus erfolgt somit auf unterschiedliche Weise, je nachdem, ob die elektrische Maschine in dem aktuellen Betriebsmodus dieselbe Veränderung des Gesamt-Radantriebsmoments bewirkt wie die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme, oder ob die elektrische Maschine in dem aktuellen Betriebsmodus der Veränderung des Gesamt-Radantriebsmoments durch die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme entgegenwirkt. Um die elektrische Maschine in diesen inaktiven Betriebsmodus zu überführen, wird die elektrische Maschine in Abhängigkeit von der durchzuführenden Sicherheitsmaßnahme betrieben und in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebsmodus der elektrischen Maschine.
  • Wird die elektrische Maschine im motorischen Betriebsmodus betrieben, gibt sie ein positives Drehmoment an das Gesamt-Radantriebsmoment ab. Wird zu diesem Zeitpunkt eine gesamt-radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt, wirkt die elektrische Maschine der gesamt-radantriebsmoment-reduzierenden Sicherheitsmaßnahme somit entgegen.
  • Wird die elektrische Maschine im generatorischen Betriebsmodus betrieben, gibt sie ein negatives Drehmoment an das Gesamt-Radantriebsmoment ab. Wird zu diesem Zeitpunkt eine gesamt-radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt, wirkt die elektrische Maschine der gesamt-radantriebsmoment-erhöhenden Sicherheitsmaßnahme somit entgegen.
  • Vorteilhafterweise wird die elektrische Maschine in diesen beiden Fällen jeweils sofort frei von aktiven Momenten geschaltet. Die elektrische Maschine wird dabei direkt und unmittelbar in den inaktiven Betriebsmodus geschaltet. Dadurch wird verhindert, dass die elektrische Maschine der durchzuführenden Sicherheitsmaßnahme aktiv entgegenwirkt, dass instabile oder stabilitätskritische Fahrzustände weiter verschlimmert werden und dass Sicherheitsrisiken und Unfallgefahren erhöht werden. Die Sicherheit der Insassen des Hybridfahrzeugs sowie von weiteren Verkehrsteilnehmern wird erhöht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die elektrische Maschine sofort frei von aktiven Momenten geschaltet, indem ein Kurzschluss der Phasenwicklungen der elektrischen Maschine durchgeführt wird und/oder eine Bestromung einer Erregerwicklung der elektrischen Maschine beendet wird.
  • Die Phasenwicklungen der elektrischen Maschine werden somit aktiv bzw. absichtlich kurzgeschlossen. Insbesondere wird die elektrische Maschine mittels einer Leistungsendstufe angesteuert. Diese Leistungsendstufe umfasst insbesondere eine oder mehrere Brückenschaltungen aus Schaltelementen wie beispielsweise MOSFET-Transistoren. Der Kurzschluss der Phasenwicklungen wird insbesondere durch gleichzeitiges Einschalten aller unteren oder aller oberen Schaltelemente der Brückenschaltung der Leistungsendstufe durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich wird ein Stromfluss durch die Erregerwicklung vergleichsweise schnell gestoppt bzw. ein entsprechender Erregerstromkreis wird vergleichsweise schnell entladen.
  • Vorzugsweise wird im Zuge der Überwachung, ob eine der radantriebsmoment-verändernden Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll, (konkret) überwacht, ob ein Signal über ein Bussystem des Hybridfahrzeugs ausgesendet wird. Soll eine der Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden, wird ein derartiges Signal oder eine entsprechende Nachricht über das Bussystem ausgesendet. Dieses Bussystem ist beispielsweise als ein CAN-Bus ausgebildet. Insbesondere wird durch ein derartiges Signal oder eine derartige Nachricht ein Steuergerät zur Durchführung der Sicherheitsmaßnahmen aktiviert.
  • Im Zuge des regulären Betriebs des Hybridfahrzeugs wird insbesondere überwacht, ob bestimmte Sicherheitskriterien erfüllt sind. Ist ein derartiges Sicherheitskriterium erfüllt, wird eine der Sicherheitsmaßnahme ausgelöst. Insbesondere werden dabei eine Fahrzeugquerdynamik, eine Fahrzeuglängsdynamik, eine Drehzahl der Räder und/oder die Radantriebsmomente selbst überwacht. Überschreitet wenigstens eine dieser überwachten Größen einen Schwellwert, ist ein entsprechendes Sicherheitskriterium erfüllt. In diesem Fall wird das Signal über das Bussystem ausgesendet und die entsprechende Sicherheitsmaßnahme wird ausgelöst.
  • Insbesondere führt ein der elektrischen Maschine übergeordnetes System, beispielsweise ein Steuergerät der elektrischen Maschine oder ein Steuergerät des Hybridfahrzeugs, diese Überwachung durch. Weiter insbesondere steuert dieses übergeordnete System die elektrische Maschine entsprechend an, wenn das übergeordnete System erkennt, dass eine der Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden soll.
  • Vorzugsweise wird die elektrische Maschine wieder in dem motorischen Betriebsmodus oder dem generatorischen Betriebsmodus betrieben, wenn die radantriebsmoment-verändernde Sicherheitsmaßnahme nicht mehr durchgeführt werden soll. Der inaktive Betriebsmodus der elektrischen Maschine wird beendet und der reguläre Betriebsmodus der elektrischen Maschine wird wieder aufgenommen. Insbesondere überprüft das übergeordnete System, ob die entsprechende Sicherheitsmaßnahme nicht mehr durchgeführt wird. Weiter insbesondere überwacht das übergeordnete System zu diesem Zweck, ob ein entsprechendes Signal über das Bussystem gesendet wird und/oder ob ein Steuergerät zur Durchführung der Sicherheitsmaßnahmen deaktiviert wird. Weiter insbesondere ist nur das übergeordnete System berechtigt, den inaktiven Betriebsmodus zu beenden und die elektrische Maschine wieder in den motorischen bzw. generatorischen Betriebsmodus zu versetzen. Somit kann verhindert werden, dass der inaktive Betriebsmodus fehlerhafterweise beendet wird.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Hybridfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs, das dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
  • 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch als ein Blockdiagramm.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet.
  • Das Hybridfahrzeug 100 umfasst eine Brennkraftmaschine 101 und eine elektrische Maschine 102. Die elektrische Maschine 102 ist beispielsweise über einen Riemen mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 101 verbunden.
  • Durch die Brennkraftmaschine 101 wird ein Antriebsmoment erzeugt. Dieses Antriebsmoment wird über ein Getriebe 103 und eine Antriebswelle 104 an Räder 105 des Hybridfahrzeugs 100 übertragen. Somit wird an den Rädern 105 ein Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine 101 erzeugt.
  • Ein Gesamt-Radantriebsmoment an den Rädern 105 setzt sich aus diesem Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine 101 und einem Radantriebsmoment der elektrischen Maschine 102 zusammen.
  • Die elektrische Maschine 102 kann in einem motorischen oder in einem generatorischen Betriebsmodus betrieben werden. In dem generatorischen Betriebsmodus nimmt die elektrische Maschine 102 ein Antriebsmoment auf. Dabei reduziert sich das Gesamt-Radantriebsmoment an den Rädern 105 durch die elektrische Maschine 102. In dem motorischen Betriebsmodus erzeugt die elektrische Maschine 102 ein Antriebsmoment. Dabei wird das Gesamt-Radantriebsmoment an den Rädern 105 durch die elektrische Maschine 102 erhöht.
  • Das Hybridfahrzeug 100 umfasst weiterhin mehrere als Steuergeräte 110 ausgebildete Recheneinheiten auf. Diese Steuergeräte 110 sind über ein CAN-Bussystem 115 miteinander vernetzt. Ein erstes Steuergerät 111 überwacht, ob bestimmte Sicherheitskriterien erfüllt sind. Beispielsweise überwacht das erste Steuergerät 111, ob eine Differenz-Drehzahl der Räder 105 einen Schwellwert erreicht. Dies deutet auf einen instabilen, stabilitätskritischen Fahrzustand hin. Je nachdem, ob die Differenz-Drehzahl dabei einen Maximalwert überschreitet oder einen Minimalwert unterschreitet, löst das erste Steuergerät 111 eine entsprechende Fahrerassistenzfunktion als radantriebmoment-verändernde Sicherheitsmaßnahme aus, um den Fahrzustand wieder zu stabilisieren. Zu diesem Zweck sendet das erste Steuergerät 111 ein Signal über den CAN-Bus 115 und aktiviert dadurch ein Fahrassistenz-Steuergerät 112.
  • Dieses Fahrassistenz-Steuergerät 112 führt die entsprechende radantriebmoment-verändernde Sicherheitsmaßnahme durch. Im Zuge dieser Sicherheitsmaßnahmen steuert das Fahrassistenz-Steuergerät 112 die Brennkraftmaschine 101 und/oder Bremsen 106 der Räder 105 entsprechend an, um das Gesamt-Radantriebsmoment aller oder einzelner Räder 105 entweder zu erhöhen oder zu reduzieren. Derartige Sicherheitsmaßnahmen sind bevorzugt eine Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR), eine Antriebsschlupfregelung (ASR), ein Antiblockiersystem (ABS) und/oder ein Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP).
  • Beispielsweise kann es beim Anfahren mit zu viel Gas oder bei Beschleunigungen auf nasser, rutschiger Fahrbahn dazu kommen, dass die Räder 105 des Hybridfahrzeugs 100 durchdrehen. Dabei überschreitet die Differenz-Drehzahl der Räder 105 einen entsprechenden Maximalwert. Das Fahrassistenz-Steuergerät 112 führt in diesem Fall die Antriebsschlupfregelung durch, um ein Durchdrehen der Räder 105 zu verhindern.
  • Beispielsweise bei abrupter Gaswegnahme auf nasser, rutschiger Fahrbahn kann es zu einem Rutschen des Hybridahrzeugs 100 kommen. Dabei unterschreitet die Differenz-Drehzahl der Räder 105 einen entsprechenden Maximalwert. Das Fahrassistenz-Steuergerät 112 führt die Motor-Schleppmoment-Regelung durch, um ein derartiges Rutschen des Hybridfahrzeugs 100 zu verhindern.
  • Um in einem derartigen instabilen, stabilitätskritischen Fahrzustand zu verhindern, das der Fahrzustand durch die elektrische Maschine weiter verschlechtert wird, ist ein Sicherheits-Steuergerät 113 dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, welches schematisch in 2 als ein Blockdiagramm 200 dargestellt ist.
  • In Schritt 201 wird das Hybridfahrzeug 100 in einem regulären Betriebsmodus betrieben. Für eine praxisnahe Beschreibung wird im Folgenden als Beispiel die elektrische Maschine 102 in dem motorischen Betriebsmodus betrieben. Im Fall eines generatorischen Betriebsmodus der elektrischen Maschine 102 erfolgt der Ablauf wie im Blockdiagramm 200 dargestellt analog.
  • Im Zuge dieses regulären Betriebsmodus überprüft das Sicherheits-Steuergerät 113 in Schritt 202, ob eine radantriebsmoment-verändernde Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll. Zu diesem Zweck überwacht das Steuergerät, ob über den CAN-Bus 115 das entsprechende Signal ausgesendet wird, um das Fahrassistenz-Steuergerät 112 zu aktivieren.
  • Wird über den CAN-Bus 115 ein derartiges Signal ausgesendet, überführt das Sicherheits-Steuergerät 113 die elektrische Maschine 102 in einen inaktiven Betriebsmodus. In dem inaktiven Betriebsmodus ist die elektrische Maschine 102 frei von aktiven Momenten geschaltet und erzeugt kein aktives Radantriebsmoment mehr.
  • Je nachdem welche Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll, führt das Sicherheits-Steuergerät 113 die elektrische Maschine 102 auf zwei unterschiedliche Weisen in den inaktiven Betriebsmodus über.
  • In Schritt 203 überprüft das Sicherheits-Steuergerät 113, ob durch die elektrische Maschine 102 in dem motorischen Betriebsmodus derselbe radantriebsmoment-verändernde Effekt bewirkt wird, wie durch die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme.
  • Dies ist in diesem speziellen Beispiel in Schritt 204 der Fall. In Schritt 204 soll das Fahrassistenz-Steuergerät 112 beispielsweise die Motor-Schleppmoment-Regelung als radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahmen durchführen. Die elektrische Maschine 102 in dem motorischen Betriebsmodus bewirkt demgemäß denselben radantriebsmoment-verändernden Effekt wie die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme.
  • Im Zuge der Motor-Schleppmoment-Regelung erhöht das Fahrassistenz-Steuergerät 112 einen Soll-Wert für das Gesamt-Radantriebsmoment. Beispielsweise steuert das Fahrassistenz-Steuergerät 112 die Brennkraftmaschine 101 derart an, dass das von der Brennkraftmaschine 101 erzeugte Antriebsmoment erhöht wird, um einen Ist-Wert für das Gesamt-Radantriebsmoment auf den entsprechenden Soll-Wert zu erhöhen.
  • Gleichzeitig reduziert das Sicherheits-Steuergerät 113 in Schritt 204a kontinuierlich einen Soll-Wert des aktiven Radantriebsmoments der elektrischen Maschine 102. Insgesamt bleibt dadurch die Summe aus aktivem Radantriebsmoment der elektrischen Maschine 102 und Radantriebsmoment der Sicherheitsmaßnahme konstant. Somit wird das von der elektrischen Maschine 102 erzeugte Radantriebsmoment allmählich reduziert, das Gesamt-Radantriebsmoment bleibt davon unbeeinflusst auf dem vorgegebenen Soll-Wert.
  • Das Sicherheits-Steuergerät 113 reduziert den Soll-Wert des aktiven Radantriebsmoments der elektrischen Maschine 102 so lange, bis dieses aktive Radantriebsmoment in Schritt 204b den Wert Null erreicht. In Schritt 204b ist die elektrische Maschine 102 in den inaktiven Betriebsmodus überführt.
  • Alternativ dazu wird in Schritt 205 durch die elektrische Maschine 102 in dem motorischen Betriebsmodus nicht derselbe radantriebsmoment-verändernde Effekt bewirkt, wie durch die durchzuführende Sicherheitsmaßnahme.
  • In Schritt 205 soll das Fahrassistenz-Steuergerät 112 beispielsweise die Antriebsschlupfregelung als radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahmen durchführen. Die elektrische Maschine 102 wirkt demgemäß dem radantriebsmoment-verändernden Effekt der durchzuführenden Sicherheitsmaßnahme entgegen.
  • Im Zuge der Antriebsschlupfregelung reduziert das Fahrassistenz-Steuergerät 112 den Soll-Wert für das Gesamt-Radantriebsmoment. Beispielsweise steuert das Fahrassistenz-Steuergerät 112 die Bremsen 106 der Räder 105 derart an, dass das Gesamt-Radantriebsmoment reduziert wird, um somit den Ist-Wert für das Gesamt-Radantriebsmoment auf den entsprechenden Soll-Wert zu reduzieren.
  • Gleichzeitig schaltet das das Sicherheits-Steuergerät 113 die elektrische Maschine 102 in Schritt 205a direkt frei von aktiven Momenten und führt die elektrische Maschine 102 direkt in den inaktiven Betriebsmodus über. Zu diesem Zweck erzeugt das Sicherheits-Steuergerät 113 einen Kurzschluss von Phasenwicklungen der elektrischen Maschine 102 und beendet eine Bestromung einer Erregerwicklung der elektrischen Maschine 102.
  • Nachdem das Sicherheits-Steuergerät 113 die elektrische Maschine 102 in den inaktiven Betriebsmodus überführt hat, überprüft das Sicherheits-Steuergerät 113 in Schritt 206, ob die Sicherheitsmaßnahme nicht mehr durchgeführt wird. Insbesondere wird über den CAN-Bus 115 das entsprechende Signal nicht mehr ausgesendet, wenn die Sicherheitsmaßnahme nicht mehr durchgeführt wird. In Schritt 206 überprüft das Sicherheits-Steuergerät 113, ob das Signal über den CAN-Bus 115 nicht mehr gesendet wird.
  • Ist dies der Fall, reaktiviert das Sicherheits-Steuergerät 113 die elektrische Maschine 102 wieder. Dabei deaktiviert das Sicherheits-Steuergerät 113 in Schritt 207 den inaktiven Betriebsmodus der elektrischen Maschine 102 und überführt die elektrische Maschine 102 wieder in motorischen Betriebsmodus. Das Hybridfahrzeug 100 wird in diesem Fall wieder in dem regulären Betriebsmodus betrieben, angedeutet durch Bezugszeichen 208.
  • 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 Nicht-Patentliteratur
    • ISO-Norm 26262 [0025]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (100), mit einer Brennkraftmaschine (101) und einer elektrischen Maschine (102), – wobei sich ein Gesamt-Radantriebsmoment aus einem Radantriebsmoment der Brennkraftmaschine (101) und Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) zusammensetzt, – wobei die elektrische Maschine (102) in einem motorischen Betriebsmodus betrieben werden kann, wobei das Gesamt-Radantriebsmoment durch das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) erhöht wird, und wobei die elektrische Maschine (102) in einem generatorischen Betriebsmodus betrieben werden kann, wobei das Gesamt-Radantriebsmoment durch das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) verringert wird, – wobei überwacht wird (202), ob eine radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme (204) oder eine radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme (205) durchgeführt werden soll, – wobei die elektrische Maschine (102) derart betrieben wird, dass die Summe aus Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) und Radantriebsmoment der Sicherheitsmaßnahme konstant ist, wenn die elektrische Maschine (102) in dem generatorischen Betriebsmodus betrieben wird und die radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll, oder wenn die elektrische Maschine in dem motorischen Betriebsmodus betrieben wird und die radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll (204a).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine (102) frei von aktiven Momenten geschaltet wird (205a), wenn sie in dem generatorischen Betriebsmodus betrieben wird und die radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll, oder wenn sie in dem motorischen Betriebsmodus betrieben wird und die radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme (205) durchgeführt werden soll.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die elektrische Maschine (102) frei von aktiven Momenten geschaltet wird (205a), indem ein Kurzschluss von Phasenwicklungen der elektrischen Maschine (102) durchgeführt wird und/oder eine Bestromung einer Erregerwicklung der elektrischen Maschine (102) beendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) allmählich reduziert wird (204a), wenn die elektrische Maschine (102) derart betrieben wird, dass die Summe aus Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) und Radantriebsmoment der Sicherheitsmaßnahme konstant ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Radantriebsmoment der elektrischen Maschine (102) so lange allmählich reduziert wird, bis die elektrische Maschine (102) frei von aktiven Momenten geschaltet ist (204b).
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Zuge der Überwachung (203), ob die radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme oder die radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden soll, überwacht wird, ob ein Signal über ein Bussystem (115) des Hybridfahrzeugs (100) ausgesendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn die radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme bzw. die radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme nicht mehr durchgeführt werden soll, die elektrische Maschine (102) jeweils wieder in dem motorischen Betriebsmodus oder dem generatorischen Betriebsmodus betrieben wird (207).
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als radantriebsmoment-erhöhende Sicherheitsmaßnahme eine Motor-Schleppmoment-Regelung und/oder ein Elektronisches Stabilitätsprogramm durchgeführt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als radantriebsmoment-reduzierende Sicherheitsmaßnahme eine Antriebsschlupfregelung, ein Antiblockiersystem und/oder ein Elektronisches Stabilitätsprogramm durchgeführt werden.
  10. Recheneinheit (113), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  11. Hybridfahrzeug (100) mit einer Recheneinheit (113) nach Anspruch 10.
  12. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (113) ausgeführt wird.
  13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.
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