DE102014220860B4

DE102014220860B4 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102014220860B4
Application number: DE102014220860.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Felsch; Daniel Münning; David Prochazka; Michael Zillmer; Helge Hübner; Jan Egermann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: DE102014220860A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (1) mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) und einer Elektromaschine (3) zum Antreiben des Hybridfahrzeugs (1), einem elektrischen Energiespeicher (10) und einem Abgasreinigungssystem (8) zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine (2), umfassend:Bestimmen (41) einer aktuellen Menge von Abgaspartikeln, die in dem Abgasreinigungssystem (8) gespeichert ist;Bestimmen (42) einer Ladestrategie (20a, 20b, 20c) des elektrischen Energiespeichers (10) für einen hybridischen Betriebszustand des Hybridfahrzeugs (1) in Abhängigkeit der bestimmten aktuellen Menge von Abgaspartikeln, wobei die Ladestrategie (20a, 20b, 20c) einen Zielladezustand (30a, 30b, 30c) für den elektrischen Energiespeicher (10) umfasst; undAusführen (43), während des hybridischen Betriebszustandes des Hybridfahrzeugs (1), eines Reinigungsvorgangs des Abgasreinigungssystems (8), wenn die bestimmte aktuelle Menge von Abgaspartikeln einen Maximalwert überschreitet, wobei der Zielladezustand (30a, 30b, 30c) in Abhängigkeit der bestimmten aktuellen Menge von Abgaspartikeln bestimmt wird, wobei unterhalb des Zielladezustandes (30a, 30b, 30c) eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine (2) zum Laden des elektrischen Energiespeichers (10) erfolgt, wobei die Stärke der Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine (2) vom bestimmten Zielladezustand (30a, 30b, 30c) abhängt, und wobei die Stärke der Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine (2) in Stufen (27a, 28a-b, 29a-c) erfolgt und die Anzahl der Stufen vom bestimmten Zielladezustand (30a, 30b, 30c) abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und ein Hybridfahrzeug.
Bei vollständiger Verbrennung eines ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzten Kraftstoffes in einer Verbrennungskraftmaschine z.B. für ein Kraftfahrzeug entstehen die Reaktionsprodukte Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O).
In einem dieselmotorischen Verbrennungsprozess finden sich im Abgas darüber hinaus als Produkte unvollständiger Verbrennung z.B. Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO), teilverbrannte oder unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) und Ruß (Partikel). Zudem enthält das Abgas Stickoxide (NOx) als Oxidationsprodukte des Stickstoffs sowie weitere aus Kraftstoffkomponenten (insbesondere Schwefel) gebildete Oxidationsprodukte.
Bei der dieselmotorischen Verbrennung sind Stickoxide, Ruß (Partikel), Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe wichtige Schadstoffkomponenten im Abgas. Die Oxidationsprodukte von Schwefel sind durch einen zunehmend geringen Schwefelgehalt im Dieselkraftstoff (insbesondere EU) hinsichtlich des Abgasausstoßes von untergeordneter Bedeutung, können theoretisch aber bei entsprechender Konzentration im Abgas die Abgasstrecke schädigen.
Die Erfüllung aktueller Emissionsstandards (zum Bsp. EU6, Tier-2-BIN5) ist allein über innermotorische Maßnahmen nicht ohne weiteres umsetzbar, sodass typischerweise eine geeignete Abgasnachbehandlung erforderlich ist, die den Ausstoß der Schadstoffkomponenten (NOx, Ruß, CO und HC) gemäß entsprechender Vorgaben, z.B. gesetzlicher Grenzwerte, verringert.
Als Abgasnachbehandlungssysteme sind für die Abgasnachbehandlung als ein erstes Abgasnachbehandlungssystem ein NOx-Speicherkatalysator mit Oxydationskatalysator-Beschichtung und einem Dieselrußpartikelfilter bekannt (auch als „motornahe Abgasreinigung mit NOx-Speicherkatalysator“ bezeichnet) und als zweites Abgasnachbehandlungssystem ein Oxydationskatalysator, ein SCR-Dosiermodul sowie einen Dieselrußpartikelfilter mit SCR-Beschichtung bekannt (auch als „motornahe Abgasreinigung mit SCR-System“ bezeichnet, wobei „SCR“ für „Selective Catalytic Reduction“ steht).
Der Dieselrußpartikelfilter, auch Dieselpartikelfilter genannt, filtert im Laufe des Betriebs des Dieselmotors Rußpartikel aus dem Abgas und lagert diese ein. Ist eine maximale Füllmenge des Dieselpartikelfilters erreicht können keine weiteren Rußpartikel eingelagert werden, sodass die Rußpartikel, die im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehen, zur Reduzierung der Füllmenge oxidiert werden müssen. Für die Oxidation der Rußpartikel muss die Temperatur des Dieselpartikelfilters erhöht werden, typischerweise auf eine Abgas-Temperatur zwischen 450 °C und 650 °C vor dem Dieselpartikelfilter. Dadurch werden die Rußpartikel im Dieselpartikelfilter oxidiert, d.h. zu Kohlendioxid verbrannt (C + O₂ -> CO₂). Die Oxidation der Rußpartikel im Dieselpartikelfilter wird auch Regeneration oder DPF-Regeneration genannt.
Um eine Abgastemperatur zwischen 450 °C und 650 °C vor dem Dieselpartikelfilter für die Regeneration zu erreichen, ist typischerweise ein Eingriff in die Motorsteuerung nötig, da die Abgastemperatur im Motornormalbetrieb niedriger ist und daher der Motor in einen Betriebsmodus versetzt werden muss, der eine entsprechend hohe Abgastemperatur erzeugt. In der Regel führen solche Motorsonderbetriebsarten zu einem Kraftstoffmehrverbrauch.
Hybridfahrzeuge haben typischerweise sowohl eine Verbrennungskraftmaschine als auch eine Elektromaschine, die beide einzeln oder auch gleichzeitig je nach momentaner Betriebsart ein Antriebsmoment zum Antreiben eines Antriebsrades bereitstellen können.
Ein Hybridfahrzeug, bei dem gleichzeitig das Antriebsmoment von einer Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird, wird auch Parallelhybrid genannt. Bei einem Parallelhybrid sind typischerweise auf einer Getriebeeingangswelle sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die Hauptelektromaschine angeordnet.
Eine Hybridsteuerung, die auch Hybridkoordinator genannt wird, steuert den jeweiligen Betriebsmodus, wie z.B. reines elektrisches Fahren, reines Fahren mit Verbrennungskraftmaschine oder Mischbetrieb des Hybridfahrzeugs.
Ist das Hybridfahrzeug in einem Betriebsmodus, in dem es rein elektrisch fährt, ist die Verbrennungskraftmaschine typischerweise ausgeschaltet. Fordert die (Hybrid-)Steuerung aufgrund z.B. einer höheren Leistungsanforderung oder niedriger Batterieladung ein Antriebsmoment von der Verbrennungskraftmaschine an, so muss die Verbrennungskraftmaschine wieder gestartet werden.
Außerdem ist es bei Hybridfahrzeugen grundsätzlich bekannt, eine Lastpunktanhebung oder Lastpunktabsenkung der Verbrennungskraftmaschine vorzusehen. Bei der Lastpunktanhebung kann ein bzgl. des Antriebs des Hybridfahrzeugs überschüssiges Drehmoment für einen generatorischen Betrieb der Elektromaschine verwendet werden und damit elektrische Energie erzeugt werden, während bspw. bei einer Lastpunktabsenkung ein entsprechend kompensierendes Drehmoment von der Elektromaschine bereitgestellt wird, was zu einem Verbrauch von elektrischer Energie führt.
Bei Hybridfahrzeugen sind verschiedene Strategien bekannt, die Regeneration eines Abgasnachbehandlungssystems in den Betrieb des Hybridfahrzeugs zu integrieren.
Aus der deutschen Veröffentlichung DE 11 2011 102 914 T5 ist für ein Hybridfahrzeug bekannt, die Abgastemperatur für die Regeneration eines Abgasnachbehandlungssystems durch eine elektrische Heizeinrichtung oder durch Bereitstellen eines Gegendrehmoments oder Widerstandes für den Verbrennungsmotor zu erzeugen, wobei dieses Gegendrehmoment bzw. der Widerstand bspw. durch eine Elektromaschine bereitgestellt wird, die generatorisch betrieben wird. Für die elektrische Heizeinrichtung ist elektrische Energie notwendig, die durch eine Batterie zur Verfügung gestellt wird. Die Regeneration wird nur durchgeführt, wenn die Batterie die für die Regeneration benötigte elektrische Energiemenge zur Verfügung stellen kann. Dieses Verfahren ist aufwendig, da eine gesonderte Heizeinrichtung vorzusehen ist, die außerdem elektrische Energie benötigt. Der dem Verbrennungsmotor entgegengesetzte Widerstand führt (zumindest in diesem Moment) zu einem höheren Kraftstoffverbrauch.
Die Veröffentlichung US 2007/0017215 A1 offenbart ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug mit Abgasnachbehandlungssystem, bei dem eine Elektromaschine während der Regeneration als Widerstand für den Verbrennungsmotor oder als zusätzliche Drehmomentquelle für den Verbrennungsmotor verwendet wird. Auch bei diesem Verfahren führt der Widerstand für den Verbrennungsmotor (zumindest in diesem Moment) zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch.
Ein Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters eines Hybridfahrzeugs, welches einen Energiespeicher, einen Generator und einen Verbrennungsmotor umfasst, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 112 343 A1 bekannt. Der Energieinhalt des Energiespeichers wird in Abhängigkeit von einer bevorstehenden Regeneration des Filters durch unterschiedliche Maßnahmen verringert, z.B. durch Unterdrücken der Ladung des Energiespeichers oder durch Unterdrücken der Rekuperation. Während der Regeneration wird der Energieinhalt des Energiespeichers wieder erhöht, indem der Verbrennungsmotor den Energiespeicher über den Generator lädt. Die Unterdrückung der Rekuperation vor der Regeneration führt auf einen erhöhten Kraftstoffverbrauch, da währenddessen keine elektrische Energie aus der Verzögerung des Fahrzeugs zurückgewonnen werden kann.
Außerdem ist generell die mehrfache Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt verlustbehaftet, wenn bspw. bei einer Lastpunktanhebung die Verbrennungskraftmaschine elektrische Energie durch den generatorischen Betrieb einer Elektromaschine erzeugt und diese in einem elektrischen Energiespeicher gespeichert wird und diese elektrische Energie zu einem späteren Zeitpunkt durch die Elektromaschine wieder in mechanische Energie umgewandelt wird, bspw. während einer Lastpunktabsenkung der Verbrennungskraftmaschine.
Aus der US Veröffentlichungsschrift US 2007/0204594 A1 ist für ein Hybridfahrzeug bekannt, die Reinigung eines Abgasreinigungssystems selektiv so zu steuern, dass die Batterie nicht überladen wird. Dazu ist es zum Beispiel bekannt, bei Erkennen einer bestimmten Füllmenge eines Dieselpartikelfilters, einen Vorbereitungsmodus auszuführen, bei dem ein Zielladezustand eines elektrischen Energiespeichers gesetzt wird. Nachteilig daran ist, dass das Verfahren nicht ausreichend unterschiedliche Betriebsmodi, die in Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen, für den Betrieb eines Abgasreinigungssystems berücksichtigt.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 205 143 A1 ist es bei einem Hybridfahrzeug bekannt, einen Soll-Ladezustand eines Energiespeichers in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Fahrdynamik-Parametern zu steuern. Außerdem wird zum Beispiel das Durchführen einer Regeneration eines Partikelfilters unterdrückt, wenn erkannt wird, dass eine Bergabfahrt des Fahrzeugs bevorsteht. Nachteilig ist auch hier, dass unterschiedliche Betriebsmodi eines Hybridfahrzeugs nicht ausreichend für den Betrieb eines Abgasreinigungssystems berücksichtigt werden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2004 058 231 A1 offenbart, das Drehmoment einer Brennkraftmaschine in einem Hybridfahrzeug zu reduzieren, wenn ein überschüssiges Drehmoment in einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine nicht von einem Motor-Generator aufgenommen werden kann. Auch hier werden unterschiedliche Betriebsmodi eines Hybridfahrzeugs nicht ausreichend für den Betrieb eines Abgasreinigungssystems berücksichtigt.
Die deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 021 370 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, wobei ein Drehmoment-Sollwert von einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor aufgebracht wird, wobei das Drehmoment der Brennkraftmaschine von einer Kenngröße des Abgases abhängt. Auch bei diesem Dokument werden die Betriebsmodi des Hybridfahrzeugs nicht ausreichend für den Betrieb eines Abgasreinigungssystems berücksichtigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwindet.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und das Hybridfahrzeug nach Anspruch 5 gelöst.
Nach einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer Elektromaschine zum Antreiben des Hybridfahrzeugs, einem elektrischen Energiespeicher und einem Abgasreinigungssystem zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine, bereit, wobei das Verfahren umfasst:

Bestimmen einer aktuellen Menge von Abgaspartikeln, die in dem Abgasreinigungssystem gespeichert ist;
Bestimmen einer Ladestrategie des elektrischen Energiespeichers für einen hybridischen Betriebszustand des Hybridfahrzeugs in Abhängigkeit der bestimmten aktuellen Menge von Abgaspartikeln, wobei die Ladestrategie einen Zielladezustand für den elektrischen Energiespeicher umfasst; und
Ausführen, während des hybridischen Betriebszustandes des Hybridfahrzeugs, eines Reinigungsvorgangs des Abgasreinigungssystems, wenn die bestimmte aktuelle Menge von Abgaspartikeln einen Maximalwert überschreitet.

Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer Elektromaschine zum Antreiben des Hybridfahrzeugs, einem elektrischen Energiespeicher, einem Abgasreinigungssystem zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine und einer Steuerung bereit, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.
Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer Elektromaschine zum Antreiben des Hybridfahrzeugs, einem elektrischen Energiespeicher und einem Abgasreinigungssystem zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine, umfasst:

Das Hybridfahrzeug kann dabei auf (mindestens) einer Antriebsachse z.B. als Parallelhybrid, wie oben beschrieben, ausgestaltet sein. Das Hybridfahrzeug kann einen Triebstrang aufweisen, der eine Verbrennungskraftmaschine und (mindestens) eine Elektromaschine aufweist. Außerdem kann ein Getriebe mit einem Anfahrelement vorgesehen sein. Die Verbrennungskraftmaschine kann grundsätzliche jede Art von Verbrennungskraftmaschine wie z.B. ein Benzin- oder Gasmotor sein, ist aber insbesondere ein Dieselmotor.
Die Elektromaschine kann über eine Trennkupplung an die Verbrennungskraftmaschine koppelbar ausgestaltet sein, wie es grundsätzlich bekannt ist. Die Trennkupplung kann z.B. als Reibkupplung ausgestaltet sein.
Das Getriebe kann z.B. als Doppelkupplungsgetriebe mit einer Doppelkupplung, im Folgenden auch Fahrkupplung genannt, als Anfahrelement ausgestaltet sein. Alternativ kann das Getriebe als Stufenautomat mit hydrodynamischem Drehmomentwandler/Überbrückungskupplung ausgestaltet sein. Alternativ kann das Getriebe auch als automatisiertes Schaltgetriebe mit einfacher, automatisierter Kupplung als Anfahrelement ausgestaltet sein.
Der elektrische Energiespeicher kann als Batterie, z.B. Lithium-Ionen-Batterie, als Kondensator (Super-Cap) oder dergleichen ausgestaltet sein und er versorgt die Elektromaschine mit elektrischer Energie.
Das Hybridfahrzeug kann, wie es bekannt ist, elektrisch über die Elektromaschine und/oder über die Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden, wobei z.B. die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine über die Trennkupplung vollständig oder teilweise, z.B. durch schlupfende Kupplung, getrennt werden kann.
Außerdem ist ein Abgasreinigungssystem zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, wie es auch eingangs beschrieben wurde. Das Abgasreinigungssystem kann z.B. einen NOx-Speicherkatalysator mit Oxydationskatalysator-Beschichtung und einem Dieselrußpartikelfilter umfassen (auch als „motornahe Abgasreinigung mit NOx-Speicherkatalysator“ bezeichnet). Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Abgasreinigungssystem einen Oxydationskatalysator, ein SCR-Dosiermodul sowie einen Dieselrußpartikelfilter mit SCR-Beschichtung (auch als „motornahe Abgasreinigung mit SCR-System“ bezeichnet, wobei „SCR“ für „Selective Catalytic Reduction“ steht).
Bei Ausführungsbeispielen bei denen das Abgasreinigungssystem einen Dieselrußpartikelfilter (auch Dieselpartikelfilter genannt) umfasst, sammelt der Dieselpartikelfilter Rußpartikel aus dem Abgas, wie es auch eingangs erwähnt wurde.
Wie ebenfalls eingangs erwähnt wurde, ist es bekannt, nach Überschreiten der maximalen Rußbeladung des Dieselpartikelfilters eine Regeneration des Dieselpartikelfilters durchzuführen, was nach dem Stand der Technik zu einem Wechsel der Motorbetriebsart von einem Normalbetrieb hin zu bspw. den Motorbetriebsarten DPF-Heizbetrieb bzw. DPF-Regeneration führt („DPF“ für „Dieselpartikelfilter“).
Auf ähnlich Art und Weise kann bei einem NOx-Speicherkatalysator, wie oben beschrieben, eine Regeneration durchgeführt werden, wenn ein Endbeladungszustand mit eingelagerten Sulfaten erreicht wird. Bei dem Regenrationsvorgang werden die eingelagerten Sulfate aus der Speicherstruktur entfernt und zu Schwefeldioxid reduziert. Um die Regeneration zu starten, kann ein Luftmangel eingestellt (λ < 1) werden und die Verbrennungskraftmaschine in einen entsprechenden Betriebszustand versetzt werden. Als Reduktionsstoffe dienen die im Abgas vorhandenen Komponenten Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwassersstoffe (HC). Ferner ist zur Durchführung der Regeneration ein Temperaturniveau von ca. 600 bis 750°C vor dem NOx-Speicherkatalysator erforderlich. Der Fachmann wird begrüßen, dass die hierin im Zusammenhang mit einem Dieselpartikelfilter beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen entsprechend analog z.B. für ein Abgasreinigungssystem mit NOx-Speicherkatalysator anwendbar sind.
Der DPF-Heizbetrieb ist typischerweise temperaturgeregelt und die Verbrennungskraftmaschine wird entsprechend betrieben. Zum Beispiel kann über eine späte Nacheinspritzung mit entsprechend später Wärmefreisetzung (noch im Brennraum) zunächst ein zur DPF-Regeneration erforderliches Temperaturniveau im Oxydationskatalysator von bspw. ca. 350°C oder mehr bereitgestellt werden.
Bei der DPF-Regeneration wird die eigentliche Rußoxidation im Dieselpartikelfilter durchgeführt, die auch eingangs erwähnt wurde. Dazu wird unter Bereitstellung von ausreichend Sauerstoff und möglichst unter Beibehaltung des erforderlichen Temperaturniveaus im Oxydationskatalysator von bspw. ca. 350°C zum Beispiel eine sehr späte Nacheinspritzung in der Verbrennungskraftmaschine mit Wärmefreisetzung erst im Oxidationskatalysator durchgeführt, die zu einer weiteren Erhöhung des Temperaturniveaus vor dem Dieselpartikelfilter führt.
Die Rußoxidation kann z.B. in zwei Stufen stattfinden. In einer ersten Stufe erfolgt die Oxidation ca. eines ersten Drittels einer absoluten Rußbeladung des Dieselpartikelfilters bei einer Temperatur von ca. 550°C vor dem Dieselpartikelfilter. In einer zweiten Stufe erfolgt dann die Oxidation ca. der letzten beiden Drittel der absoluten Rußbeladung bei einer Temperatur von ca. 650°C vor dem Dieselpartikelfilter, ohne dass die vorliegende Erfindung auf die genannte Aufteilung in zwei Stufen und die angegebenen Temperaturen beschränkt ist.
Bei einem Temperaturniveau von ca. 550°C vor dem Oxidationskatalysator des Dieselpartikelfilters ist die Rußoxidation bei manchen Ausführungsbeispielen thermisch kontrolliert, d.h. im Leerlauf oder Schub bzw. bei abgeschalteter Verbrennungskraftmaschine stellt sich ein unmittelbarer Temperaturabfall vor dem Dieselpartikelfilter ein, der zu einem Abbruch der Rußoxidation führt, wodurch ein Bauteilschutz gewährleistet ist.
Sollte sich während der DPF-Regeneration ein zu großer Temperaturabfall vor Dieselpartikelfilter einstellen, kann bei manchen Ausführungsbeispielen kurzzeitig in die Betriebsart DPF-Heizbetrieb zurückgewechselt werden.
Im Stand der Technik ist es bekannt, in den Motorbetriebsarten DPF-Heizbetrieb und DPF-Regeneration, die auch oben dargestellt sind, u.a. jeglichen Betrieb der für einen hybridischen Betrieb eines Hybridfahrzeugs typisch ist, zu unterdrücken. So wird bspw. im Stand der Technik das Abschalten der Verbrennungskraftmaschine, wie es bei einem Start-Stopp-System bekannt ist, unterdrückt, um ständig ein ausreichend hohes Temperaturniveau vor dem Dieselpartikelfilter und eine möglichst kurze Gesamtzeitdauer der DPF-Regeneration zu gewährleisten. Auch eine Rekuperation oder ein rein elektrisches Fahren wird typischerweise während der DPF-Regeneration im Stand der Technik bei Hybridfahrzeugen unterdrückt. Dies hat bei diesem Stand der Technik einen erheblichen Kraftstoffverbrauchsnachteil zur Folge. Außerdem ist ein reproduzierbarer elektrischer Fahrbetrieb so nicht möglich, da dieser während der DPF-Heizphasen und DPF-Regeneration im Stand der Technik unterdrückt ist.
Dementsprechend umfasst das vorliegende Verfahren die folgenden Schritte.
Zunächst wird eine aktuelle Menge von Abgaspartikeln, die in dem Abgasreinigungssystem, wie bspw. dem Dieselpartikelfilter oder dergleichen, gespeichert ist, bestimmt.
Die Menge der Abgaspartikel kann direkt und/oder indirekt bestimmt werden. Eine direkte Bestimmung erfolgt bspw. mittels eines Sensors, der eine Befüllung bspw. eines Dieselpartikelfilters ermittelt. Eine indirekte Bestimmung der Menge der Abgaspartikel kann zum Beispiel durch einen Algorithmus erfolgen, der eine Betriebsdauer der Verbrennungskraftmaschine, ihre Drehzahl, ihre eingespritzte Kraftstoffmenge, gefahrene Strecke des Hybridfahrzeugs oder dergleichen auswertet und darauf basierend eine (theoretisch) angefallene Menge von Abgaspartikeln ermittelt.
In Abhängigkeit der bestimmten aktuellen Menge von Abgaspartikeln in dem Abgasreinigungssystem, d.h. in Abhängigkeit der Befüllung des Abgasreinigungssystems (z.B. des Dieselpartikelfilters) wird eine Ladestrategie des elektrischen Energiespeichers für einen hybridischen Betriebszustand des Hybridfahrzeugs bestimmt. Die Ladestrategie umfasst einen Zielladezustand für den Energiespeicher.
In dem hybridischen Betriebszustand sind typischerweise die bekannten Betriebszustände eines Hybridfahrzeugs, wie rein elektrisches Fahren, Rekuperieren, Segelbetrieb oder dergleichen möglich. Das heißt es sind auch Betriebszustände möglich, bei denen bspw. die Verbrennungskraftmaschine gestoppt wird, um Kraftstoff zu sparen.
Außerdem umfasst das Verfahren das Ausführen, während des hybridischen Betriebszustandes des Hybridfahrzeugs, eines Reinigungsvorgangs des Abgasreinigungssystems, wenn die bestimmte aktuelle Menge von Abgaspartikeln einen Maximalwert überschreitet. Der Reinigungsvorgang kann bspw. einen Heizbetrieb (Heizphase), wie den oben beschriebenen DPF-Heizbetrieb, und/oder eine Regeneration während der die Abgaspartikel oxidiert werden umfassen, wie die oben beschriebene DPF-Regeneration.
Die Entwicklung einer verbrauchsoptimalen hybridischen Betriebsstrategie erfolgt bei manchen Ausführungsbeispielen auf Basis eines Vergleichs eines konventionellen, rein verbrennungsmotorischen Antriebs mit einem intermittierenden elektrischverbrennungsmotorischen Fahrbetrieb (Hybridbetrieb).
Im Hybridbetrieb können neben der Rekuperation der Kraftstoffmehrverbrauch durch Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine sowie der Energieeinsatz für das elektrische Fahren und Startvorgänge für die Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt werden. Das rein elektrische Fahren kann bspw. nur für einen energetisch sinnvollen Kennfeldbereich zugelassen werden, für den der Gesamtwirkungsgrad trotz der mehrfachen, verlustbehafteten Energieumwandlung zwischen elektrischem Betrieb und Betrieb mit Verbrennungskraftmaschine größer ist, als bei einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb.
Aus dieser Vorgehensweise kann eine verbrauchsoptimierte Drehmomentschwelle im Kraftstoffverbrauchskennfeld einer Verbrennungskraftmaschine abgleitet werden. Unterhalb einer so ermittelten Drehmomentschwelle wird das rein elektrische Fahren zugelassen, während oberhalb dieser Drehmomentschwelle in den hybridischen Fahrbetrieb gewechselt wird. Im hybridischen Fahrbetrieb kann eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein, um bspw. über einen von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Generator oder über im Generatorbetrieb betriebene Elektromaschine den elektrischen Energiespeicher zu laden.
Der Übergang vom rein elektrischen Fahrbetrieb zum hybridisch-verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb (z.B. mit Lastpunktanhebung) kann erfolgen, wenn ein von einem Fahrer gewünschtes Drehmoment die vorbestimmte Drehmomentschwelle überschreitet. Diese Drehmomentschwelle kann zusätzlich von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen und kann bspw. unter Anwendung eines mathematischen Optimierungsverfahrens für verschiedene Fahrzyklen verbrauchsoptimal bestimmt werden.
Ein städtischer Fahrbetrieb kann damit zum Beispiel mit signifikanten Anteilen rein elektrisch erfolgen, wohingegen außerstädtisch überwiegend mit der Verbrennungskraftmaschine im Hybridbetrieb gefahren wird. Im NEFZ (Neuer Europäische Fahrzyklus) führt diese Betriebsstrategie beispielsweise zu einem hybridisch-verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb (mit Lastpunktanhebung) in den Beschleunigungsphasen auf 32 km/h, 50 km/h und 70 km/h sowie für Geschwindigkeiten oberhalb von 50 km/h. In den übrigen Phasen erfolgt der Fahrbetrieb rein elektrisch. In den Verzögerungsphasen wird die kinetische Energie des Fahrzeugs durch Rekuperation (z.B. mit generatorischem Betrieb der Elektromaschine) in elektrische Energie gewandelt und der elektrische Energiespeicher entsprechend geladen.
Um den hybridischen Fahrbetrieb, der auch einen rein elektrischen Fahrbetrieb bei dem die Verbrennungskraftmaschinen gestoppt ist, zu realisieren, ist eine entsprechende Ladestrategie für den elektrischen Energiespeicher nötig.
Der nutzbare SOC-Bereich (SOC= State of Charge, Ladezustand) des elektrischen Energiespeichers kann im Falle einer Hochvolt-Batterie, die bspw. als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist, zwischen 20 % und 80 % der maximalen Ladung des elektrischen Energiespeichers liegen, ohne dass die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht beschränkt ist.
Der Zielladezustand des elektrischen Energiespeichers kann in diesem Bereich zwischen 20 % und 80 % des elektrischen Energiespeichers liegen, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist. Der Zielladezustand im hybridischen Betriebszustand kann bspw. bei 59 % der maximalen Ladung des elektrischen Energiespeichers liegen, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist.
Ein Zielladezustand im Bereich um die 60 % kann bei manchen Ausführungsbeispielen einerseits geringe Innenwiderstände des elektrischen Energiespeichers und damit geringe Verlustleistungen des elektrischen Energiespeichers ermöglichen. Anderseits ermöglicht ein solcher Zielladezustand aber auch noch eine Rekuperation bei der im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs elektrische Energie, bspw. durch einen generatorischen Betrieb der Elektromaschine gewonnen und der elektrische Energiespeicher entsprechend geladen wird.
Liegt der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers oberhalb des Zielladezustands wird im hybridischen Betriebszustand bei manchen Ausführungsbeispielen gemäß der Ladestrategie keine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, d.h. der elektrische Energiespeicher wird nicht geladen (dies wird auch als „SOC halten“ bezeichnet).
Liegt der Ladezustand unterhalb des Zielladezustands kann im hybridischen Betriebszustand gemäß der Ladestrategie abhängig vom Ladezustand eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Zum Beispiel kann bei einer solchen Ladestrategie eine Lastpunktanhebung in drei Stufen erfolgen, d.h. der elektrische Energiespeicher wird aktiv mit ca. 9 kW in einer ersten Stufe geladen, mit ca. 20 kW in einer zweiten Stufe und mit ca. 30 kW in einer dritten Stufe. Die erste Stufe wird bspw. bei einem Ladezustand zwischen 53 % und dem Zielladezustand von 59 % angewandt, die zweite Stufe bei einem Ladezustand zwischen 44 % und 53 % und die dritte Stufe bei einem Ladezustand von 20 %, d.h. von dem minimalen Ladezustand, bis 44 % des elektrischen Energiespeichers. Die hier genannten Zahlenwerte sind rein beispielhaft und dienen der Veranschaulichung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die genannten Zahlenwerte beschränkt.
Im NEFZ führt diese beispielhafte Ladstrategie dazu, dass der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers über den gesamten Fahrzyklus ausgeglichen ist.
Die oben beschriebene Ladestrategie kommt zum Beispiel zum Einsatz, wenn keine oder nur eine geringe Menge von Abgaspartikeln im Abgasreinigungssystem bestimmt wurde.
Außerdem kann die Ladestrategie noch weitere Randbedingungen umfassen. So können zum Beispiel zulässige SOC-Bereiche für einen Start-Stopp-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine während des hybridischen Betriebszustandes (z.B. zwischen 30 % und 80 %), für einen Start-Stopp-Betrieb während eines Stillstandes des Hybridfahrzeugs (z.B. zwischen 25 % und 80 % und/oder für einen Boost-Betrieb (z.B. zwischen 38 % und 80 %), bei dem die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine Antriebsdrehmoment liefern, definiert werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird nun die Ladestrategie bzw. der Zielladezustand in Abhängigkeit der bestimmten aktuellen Menge von Abgaspartikeln bestimmt.
So kann beispielsweise mit steigender Befüllung des Abgasreinigungssystems der Zielladezustand verringert werden und/oder die Anzahl bzw. der Bereich der Ladestufen kann geändert werden, die zulässigen SOC-Bereiche für Start-Stopp-Betrieb, Boost-Betrieb können entsprechend verändert werden, usw. Es kann der Zielladezustand niedriger sein, desto höher die bestimmte aktuelle Menge von Abgaspartikeln ist. Es kann unterhalb des Zielladezustandes eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine zum Laden des Energiespeichers erfolgen. Die Stärke der Lastpunktanhebung, das heißt die elektrische Energiemenge, die für das Laden des elektrischen Energiespeichers aufgewendet wird, kann ebenfalls vom bestimmten Zielladezustand abhängen. Außerdem kann die Stärke der Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine in Stufen erfolgen und die Anzahl der Stufen kann vom bestimmten Zielladezustand abhängen.
Der Zusammenhang zwischen der Ladestrategie bzw. dem Zielladezustand und der Menge der bestimmten Rußpartikel kann dabei linear, quadratisch oder einen anderen beliebigen Funktion folgen. Außerdem kann auch die Ladestrategie bzw. der Zielladezustand für bestimmte Schwellwerte festgelegt werden, z.B. für 0 % Befüllung mit Abgaspartikeln, 50 % Befüllung und 100 % Befüllung, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist.
Zum Beispiel kann bei einer Befüllung des Abgasreinigungssystems von 0 % mit Abgaspartikeln, die oben erwähnte Ladestrategie mit drei Ladestufen und einem Zielladezustand von 59 % angewendet werden. Bei einer Befüllung von 50 % oder mehr des Abgasreinigungssystems kann bspw. der Zielladezustand auf 47 % verringert werden und es können nur noch zwei Ladestufen vorgesehen sein. Eine erste Stufe, die bei einem Ladezustand zwischen 20 % und 36 % erfolgt und eine zweite, die zwischen 36 % und 47 % erfolgt, wobei bei der ersten Stufe die Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine stärker ist, als bei der zweiten. Bei einer Befüllung von 100 % des Abgasreinigungssystems kann bspw. der Zielladezustand auf 35 % verringert werden und es ist nur noch eine Ladestufe vorgesehen, z.B. zwischen 20 % und 35 %. Auch diese Werte sind rein beispielhaft und dienen nur der Veranschaulichung.
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist der Reinigungsvorgang des Abgasreinigungssystems eine Heizphase auf in der der Zielladezustand und damit der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine angehoben wird. Diese Heizphase kann bspw. eine DPF-Heizphase sein, wie sie auch oben für den Dieselpartikelfilter erläutert wurde.
Die (sukzessive) Absenkung des Zielladezustands des elektrischen Speichers bis zu Beginn einer Regeneration bzw. einer Heizphase des Abgasreinigungssystems kann für die Heizphase vorteilhafte Bedingungen für die Umsetzung einer Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine zur Beschleunigung des erforderlichen Temperaturanstiegs im Abgastrakt bereitstellen. Während der Heizphase kann die Lastpunktanhebung forciert werden, indem der Zielladezustand angehoben wird, z.B. auf 47 %, wobei bei manchen Ausführungsbeispielen gleichzeitig auch die Ladestufen angepasst werden, z.B. die Anzahl der Ladestufen und/oder die Stärke der Ladung durch die Verbrennungskraftmaschine.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird die Verbrennungskraftmaschine während des Reinigungsvorgangs innerhalb eines vorgegebenen Drehmomentbereiches betrieben. Dies kann insbesondere während einer Regeneration des Abgasreinigungssystems erfolgen, wodurch die Verbrennungskraftmaschine an einem günstigen Arbeitspunkt betrieben werden kann.
Durch die Erhöhung des Zielladezustands für den Heizbetrieb, auf z.B. 47 %, vor Beginn der eigentlichen Regeneration (z.B. DPF-Regeneration), wird eine vorteilhafte Bedingung sowohl für eine Lastpunktabsenkung als auch eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine während der Regeneration erzielt. Es kann ein Drehmomentbereich (auch Hybridband genannt) durch eine obere und untere Drehmomentschwelle definiert werden. Innerhalb des so festgelegten Drehmomentbereichs liegen vorteilhafte Bedingungen für die Regeneration des Abgasreinigungssystems. Sobald ein Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine oberhalb der oberen Drehmomentschwelle des Drehmomentbereichs liegt, wird eine Lastpunktabsenkung durchgeführt, um den Sauerstoffgehalt im Abgas nicht zu stark durch einen Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine abzusenken und damit gleichzeitig eine Oxidationsrate der Abgaspartikel im Abgasreinigungssystem herabzusetzen. Liegt der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine unterhalb der unteren Drehmomentschwelle des Drehmomentbereichs, wird eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, um die Beibehaltung des erforderlichen Temperaturniveaus vor dem Abgasreinigungssystems (z.B. vor einem Dieselpartikelfilter) zu erleichtern und auf Basis des günstigeren Temperaturniveaus die Oxidationsrate der Abgaspartikel im Abgasreinigungssystem zu erhöhen.
Nach Beendigung des Reinigungsvorgangs des Abgasreinigungssystems kann dann bspw. wieder die Ladestrategie vorgesehen sein, die für ein „leeres“ Abgasreinigungssystem vorgesehen ist.
In Summe können durch die gezielte Beeinflussung des Zielladezustands des elektrischen Energiespeichers und auch durch die Einführung des beschriebenen Drehmomentbereiches bei manchen Ausführungsbeispielen durchgehend günstige Bedingungen für die Regeneration des Abgasreinigungssystems geschaffen werden. Dies kann zu einer (erheblichen) Verkürzung der für die Regeneration benötigten Zeitdauer führen und damit zu einem Verbrauchsvorteil, da schneller in den verbrauchsgünstigen Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine zurückgewechselt werden kann.
Die Darstellung eines Verbrauchsvorteils durch die Hybridisierung sowie die Darstellung eines „elektrischen Fahrgefühls“ auch während der Heizphase und Regeneration des Abgasreinigungssystems wird bei manchen Ausführungsbeispielen in vorteilhafter Weise durch eine Energiebilanzierung z.B. im Abgastrakt vor dem Dieselpartikelfilter umgesetzt und unterscheidet sich damit bei manchen Ausführungsbeispielen wesentlich vom Stand der Technik, bei dem ein Abschalten der Verbrennungskraftmaschine sowie hybridische Betriebszustände mit abgeschalteter Verbrennungskraftmaschine unterdrückt werden. Außerdem unterscheidet sich dieser Ansatz von der oben beschriebenen Vorgehensweise zur Ermittlung einer verbrauchsoptimalen hybridischen Betriebsstrategie im Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Hybridfahrzeugs.
Wie bereits ausgeführt ist die Beibehaltung des erforderlichen Temperaturniveaus vor dem Abgasreinigungssystems, insbesondere vor dem Dieselpartikelfilter, wichtig zur Durchführung einer Regeneration des Abgasreinigungssystems bei der die Abgaspartikel oxidiert werden.
In Verzögerungs- und Schubphasen, in denen typischerweise im Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, um Kraftstoff zu sparen, und die Verbrennungskraftmaschine nur mit Frischluft gespült wird, ist es bei konventionellen Fahrzeugen bekannt, über eine im Abgastrakt brennende Nacheinspritzung eine zu starke Auskühlung des Abgastrakts vor dem Dieselpartikelfilter zu vermeiden. Der damit einhergehende Wärmeeintrag in den Abgastrakt entspricht dann ca. dem Wandwärmeverlust im Abgastrakt in Verzögerungs- und Schubphasen des Fahrzeugs.
Im Gegensatz dazu wird bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in einer solchen Situation die Verbrennungskraftmaschine über die oben beschriebene Trennkupplung vom Antriebsstrang getrennt. In Verzögerungs- und Schubphasen, wenn gerade eine Heizphase bzw. Regeneration vorgenommen wird und sich die Verbrennungskraftmaschine in der zugehörigen Betriebsart befindet, kann folglich die Verbrennungskraftmaschine gestoppt und somit ein Spülen der Verbrennungskraftmaschine und des Abgastrakts mit Frischluft vermieden werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann damit eine Reduzierung des Temperaturverlusts vor dem Dieselpartikelfilter einhergehen, da der Wärmeverlust an die Umgebung bei einem stehenden Gas vor dem Dieselpartikelfilter geringer sein kann. Über eine Bilanzierung dieses Wandwärmeverlusts (zum Bsp. über entsprechende Temperaturmessstellen) kann die in einer anschließenden Vortriebsphase notwendige zusätzliche Einspritzmenge zur Wiederherstellung des Temperaturniveaus vor Beginn der Phase mit gestoppter Verbrennungskraftmaschine abgeschätzt und entsprechend umgesetzt werden. Die dafür notwenige zusätzliche Einspritzmenge ist aufgrund des reduzierten Wandwärmeverlusts bei manchen Ausführungsbeispielen geringer, als die Einspritzmenge, die in der konventionellen Strategie in Verzögerungs- und Schubphasen dauerhaft umgesetzt werden muss, sodass ich bei manchen Ausführungsbeispielen gegenüber der konventionellen Strategie ein Verbrauchsvorteil ergibt.
Auf ähnliche Art und Weise kann so auch bei manchen Ausführungsbeispielen in Verzögerungsphasen ein Rekuperationsbetrieb mit gestoppter Verbrennungskraftmaschine und in Schubphasen ein Segelbetrieb mit gestoppter Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, was gegenüber der konventionellen Strategie zu einem Verbrauchsvorteil führen kann.
Dadurch, dass die Verbrennungskraftmaschine während des Rekuperations- und Segelbetriebs gestoppt werden kann, ist die Darstellung eines „elektrisches Fahrgefühls“ für den Fahrer des Hybridfahrzeugs möglich.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann eine leichte Erhöhung der Dauer der Regeneration des Abgasreinigungssystems um die Gesamtdauer der Phasen mit gestoppter Verbrennungskraftmaschine im Vergleich zu konventionellen Systemen auftreten.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird entsprechend die Verbrennungskraftmaschine nur während des Reinigungsvorgangs des Abgasreinigungssystems gestoppt, wenn der Fahrer des Hybridfahrzeugs einen entsprechenden Betriebsmodus zur Steigerung des „elektrischen Fahrgefühls“ gewählt hat (z.B. einen E-Mode zur Steigerung des „elektrischen Fahrgefühls“ oder dergleichen).
Manche Ausführungsbeispiele betreffen ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und (mindestens) einer Elektromaschine zum Antreiben des Hybridfahrzeugs, einem elektrischen Energiespeicher, einem Abgasreinigungssystem zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine, wie oben beschrieben, und einer Steuerung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren, wie es oben beschrieben wurde, auszuführen. Wie erwähnt, kann das das Abgasreinigungssystem einen Dieselrußpartikelfilter aufweisen. Die Steuerung ist hier funktional zu verstehen und sie kann bspw. Steuerelemente einer Motorsteuerung, eines Hybridkoordinators, eines Batteriemanagementsystems und dergleichen umfassen.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betreffen die Ausführungsbeispiele ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer ersten Elektromaschine zum Antreiben einer ersten Achse, z.B. Vorderachse, eines Hybridfahrzeugs und einer zweiten Elektromaschine zum Antreiben einer zweiten Achse, z.B. Hinterachse, des Hybridfahrzeugs, einer Fahrkupplung zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine und der ersten Elektromaschine mit der Vorderachse, einem elektrischen Energiespeicher und einem Abgasreinigungssystem zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine, umfassend:

Bestimmen einer aktuellen Menge von Abgaspartikeln, die in dem Abgasreinigungssystem gespeichert ist; und
Ausführen eines Reinigungsvorgangs des Abgasreinigungssystems, wenn die bestimmte aktuelle Menge von Abgaspartikeln einen Maximalwert überschreitet, wobei während des Reinigungsvorgangs die Fahrkupplung geöffnet und damit die Verbrennungskraftmaschine von der Vorderachse entkoppelt ist.

Bei manchen Ausführungsbeispielen wird zusätzlich während des Reinigungsvorgangs die erste Elektromaschine generatorisch betrieben, sodass die zweite Elektromaschine, die die zweite Achse antreibt, von der ersten Elektromaschine mit elektrischer Energie versorgt wird. Schwankungen bei der Erzeugung und beim Verbrauch der elektrischen Energie werden von dem elektrischen Energiespeicher als Puffer ausgeglichen. Das Abgasreinigungssystem kann, wie oben ausgeführt ausgestaltet sein und einen Dieselpartikelfilter aufweisen.
Dadurch, dass die Verbrennungskraftmaschine (z.B. ein Dieselmotor, wie oben ausgeführt) von der ersten Antriebsachse entkoppelt ist, kann ihr Betriebspunkt frei und damit für den Reinigungsvorgang des Abgasreinigungssystems, d.h. z.B. für eine DPF-Heizphase und eine DPF-Regeneration, wie oben ausgeführt, optimal gewählt werden.
Eine Rekuperation während des Reinigungsvorganges kann mittels der zweiten Elektromaschine, die mit der zweiten Achse gekoppelt ist, realisiert werden.
Manche Ausführungsbeispiele dieses Aspekts der Erfindung betreffen ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und (mindestens) einer ersten Elektromaschine zum Antreiben einer ersten Achse, z.B. Vorderachse, eines Hybridfahrzeugs und (mindestens) einer zweiten Elektromaschine zum Antreiben einer zweiten Achse, z.B. Hinterachse, des Hybridfahrzeugs, einer Fahrkupplung zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine und der ersten Elektromaschine mit der Vorderachse, einem elektrischen Energiespeicher und einem Abgasreinigungssystem zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine. Außerdem hat das Hybridfahrzeug eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahrene dieses Aspekts der Erfindung auszuführen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Hybridfahrzeugs zeigt;
2 schematisch eine Steuerung des Hybridfahrzeugs von 1 zeigt;
3 unterschiedliche Ladestrategien für das Laden der HV-Batterie des Hybridfahrzeugs veranschaulicht;
4 einen Drehmomentbereich veranschaulicht, in dem der Dieselmotor des Hybridfahrzeugs während einer DPF-Regeneration arbeitet;
5 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betreiben des Hybridfahrzeugs nach 1 zeigt;
6 ein Ausführungsbeispiel eines Hybridfahrzeugs nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
7 schematisch eine Steuerung des Hybridfahrzeugs von 6 darstellt; und
8 Ablaufschema eines Verfahrens zum Betreiben des Hybridfahrzeugs nach 6 zeigt.

Ein Ausführungsbeispiel eines Hybridfahrzeugs 1 ist in 1 veranschaulicht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen sogenannten Parallelhybrid, bei dem auf einer Getriebeeingangswelle sowohl eine als Dieselmotor ausgeführte Verbrennungskraftmaschine 2 als auch eine Elektromaschine 3 angeordnet sind.
Die Getriebeeingangswelle mündet in ein automatisches Doppelkupplungsgetriebe 5 mit Fahrkupplungen 6, die die Verbrennungskraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 an wenigstens ein Antriebsrad koppeln, sodass ein von der Verbrennungskraftmaschine 2 und/oder Elektromaschine 3 erzeugtes Antriebsmoment entsprechend auf das wenigstens eine Antriebsrad überragen wird.
Die Verbrennungskraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 sind über eine Trennkupplung 7 miteinander koppelbar, sodass je nach Anforderung die Verbrennungskraftmaschine 2 mit der Elektromaschine 3 gekoppelt oder entkoppelt sein kann.
Außerdem ist ein Starter-Generator 4 zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 vorgesehen.
Ein als Lithium-Ionen-Hochvolt-Batterie ausgebildeter elektrischer Energiespeicher 10 ist über eine Hochvolt-Bordnetz 11 mit der Elektromaschine 3 und mit einer Klima-Kompressor-Einheit 9 elektrisch gekoppelt. Außerdem ist eine 12 V-Batterie 12 über ein 12 V-Bordnetz 13 mit einem Gleichspannungswandler 14 gekoppelt, der auch mit dem Hochvolt-Bordnetz 11 gekoppelt ist und die Spannung des Hochvolt-Bordnetzes 11 auf die Spannung des 12 V-Bordnetzes 13 umwandelt.
Weiterhin ist ein Abgasreinigungssystem 8 vorgesehen, das einen Dieselpartikelfilter aufweist und, wie oben ausgeführt ist, zum Beispiel als Abgasnachbehandlungssystem mit einem NOx-Speicherkatalysator mit Oxydationskatalysator-Beschichtung und einem Dieselrußpartikelfilter ausgeführt sein kann oder als Abgasnachbehandlungssystem mit einem Oxydationskatalysator, mit einem SCR-Dosiermodul sowie einem Dieselrußpartikelfilter mit SCR-Beschichtung ausgeführt sein kann.
Wie oben ausgeführt, filtert der Dieselpartikelfilter Rußpartikel aus dem Abgas, das die Verbrennungskraftmaschine 2 erzeugt, und lagert diese ein.
2 veranschaulicht schematisch eine Steuerung 15, die zur Steuerung des Hybridfahrzeugs 1 ausgelegt ist und die dazu eingerichtet ist, die hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die Steuerung 15 ist mit den einzelnen anzusteuernden Komponenten des Hybridfahrzeugs 1 verbunden, nämlich mit der Verbrennungskraftmaschine 2, der Elektromaschine 3, dem Starter-Generator 4, dem Doppelkupplungsgetriebe 5 mit Fahrkupplungen 6, mit der Trennkupplung 7 und mit dem Abgasreinigungssystem 8. Diese Verbindung zwischen der Steuerung 15 und den einzelnen anzusteuernden Komponenten ist hier nur logisch zu verstehen und nicht als tatsächliche, physikalische Verbindung. Außerdem hat die Steuerung 15 noch weitere Funktionen und ist mit weiteren Komponenten verbunden, um bspw. die Fahrzeuggeschwindigkeit und weitere Parameter zu ermitteln, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Ähnliches gilt für die Steuerung 15 selbst, die in den Ausführungsbeispielen eine Vielzahl von Steuerungen bzw. Steuerelementen umfassen kann, um die einzelnen hierin beschriebenen Steuerungsaufgaben und Verfahrensschritte umzusetzen.
5 veranschaulicht ein Verfahren 40 zum Betreiben des oben beschriebenen Hybridfahrzeuges 1, wobei das Verfahren in der Steuerung 15 abläuft.
Bei 41 bestimmt das Verfahren 40 eine aktuelle Menge von Abgaspartikeln (Rußpartikeln), die in dem Abgasreinigungssystem 8, z.B. im Dieselpartikelfilter, durch entsprechende Filterung des Abgases der Verbrennungskraftmaschine 2 gespeichert sind. Dies geschieht, wie oben ausgeführt bspw. durch einen Sensor, der im Dieselpartikelfilter angeordnet ist oder indirekt über einen Algorithmus, der aus der zurückgelegten Fahrstrecke seit der letzten Regeneration des Abgasreinigungssystems 8, der zugehörigen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2, ihre eingespritzte Kraftstoffmenge, der Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 1, etc. eine theoretische Abgaspartikelmenge, die im Dieselpartikelfilter gespeichert ist, bestimmt.
In Abhängigkeit der bestimmten Menge von Abgaspartikeln bestimmt das Verfahren bei 42 eine Ladestrategie 20a, 20b oder 20c, wie es in 3 dargestellt ist.
3 veranschaulicht verschiedene Ladestrategien 20a, 20b und 20c mit zugehörigen zulässigen und unzulässigen Ladezustandsbereichen („SOC“ = State of Charge, Ladezustand) für den elektrischen Energiespeicher 10 für unterschiedliche Füllstände des Abgasreinigungssystems 8, das heißt DPF-Beladungen des Dieselpartikelfilters.
Im Folgenden werden die drei Ladestrategien 20a, 20b bzw. 20c beschrieben, die mit einer DPF-Beladung von 0 %, 50 % bzw. 100 % verknüpft sind. Zwischen diesen DPF-Beladungswerten können bei manchen Ausführungsbeispielen weitere Ladestrategien zum Einsatz kommen, die bspw. durch eine Interpolation zwischen der Ladestrategie 20a für eine DPF-Beladung von 0 % und der Ladestrategie 20b für eine DPF-Beladung von 50 % berechnet werden und durch eine Interpolation zwischen der Ladestrategie 20b für eine DPF-Beladung von 50 % und der Ladestrategie 20c für eine DPF-Beladung von 100 %.
Die Interpolation kann dabei (nahezu) kontinuierlich erfolgen oder bspw. in kleinen Stufen, z.B. für jede Änderung der DPF-Beladung um 5 % (oder jede beliebige andere Zahl, z.B. 1 %, 2 %, 10 %, etc.). Dementsprechend ermittelt dann bei solchen Ausführungsbeispielen das Verfahren für jeden Interpolationspunkt (z.B. 0 %, 5 %, 10 %, etc.) der DPF-Beladung eine entsprechende Ladestrategie.
Wird bei 41 ermittelt, dass eine DPF-Beladung von 0 % vorliegt, so wird bei 42 die erste Ladestrategie 20a ermittelt; bei einer DPF-Beladung von 50 % die zweite Ladestrategie 20b und bei einer DPF-Beladung von 100 % die dritte Ladestrategie 20c.
Der nutzbare SOC-Bereich (SOC= State of Charge, Ladezustand) des elektrischen Energiespeichers 10 liegt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen 20 % und 80 % der maximalen Ladung des elektrischen Energiespeichers 10.
Dementsprechend ist bei allen drei Ladestrategien 20a, 20b und 20c jeweils ein oberer Ladzustandsbereich 21a, 21b bzw. 21c, der zwischen 80 % und 100 % liegt, unzulässig und jeweils ein unterer Ladezustandsbereich 22a, 22b bzw. 22c, der zwischen 0 % und 20 % liegt, unzulässig.
Für jede Ladestrategie 20a, 20b und 20c ist ein Zielladezustand 30a, 30b bzw. 30c festgelegt, den der elektrischen Energiespeicher 10 nach Möglichkeit haben soll.
Liegt der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers oberhalb des Zielladezustands 30a, 30b bzw. 30c wird im hybridisch-verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb keine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine 2 durchgeführt, d.h. der elektrische Energiespeicher 10 wird nicht geladen. Dieser Ladzustandsbereich wird auch als „SOC halten“ bezeichnet und hat in der 3 das Bezugszeichen 26a, 26b bzw. 26c.
Liegt der Ladezustand unterhalb des Zielladezustands 30a, 30b bzw. 30c erfolgt im hybridisch-verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine 2, um den elektrischen Energiespeicher 10 zu laden.
Der Zielladezustand 30a, 30b bzw. 30c, die Stärke der Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine und der SOC-Halten-Bereich 26a, 26b und 26c werden ja nach DPF-Beladung in den einzelnen Ladestrategien 20a, 20b bzw. 20c angepasst, wie weiter unten im Detail erklärt ist.
Neben diesen genannten Ladezustandsbereichen gibt es noch für jede Ladestrategie 20a, 20b bzw. 20c einen Ladzustandsbereich 23a, 23b bzw. 23c für einen Boost-Betrieb, der zwischen 38 % und 80 % liegt und bei dem die Verbrennungskraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 zusammen Drehmoment liefern, jeweils einen Ladezustandsbereich 24a, 24b bzw. 24c für einen Start-Stopp-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 während eines Stillstandes des Hybridfahrzeugs 1, der zwischen 25 % und 80 % liegt, und jeweils einen Ladezustandsbereich 25a, 25b bzw. 25c für einen Start-Stopp-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 während des hybridischen Fahrbetriebszustandes, der zwischen 30 % und 80 % liegt. Diese Ladezustandsbereiche sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel für alle Ladestrategien 20a, 20b und 20c gleich, was für den Fahrer bzw. Kunden des Hybridfahrzeugs 1 ein reproduzierbares bzw. nachvollziehbares Fahrverhalten des Hybridfahrzeugs 1 zur Folge hat.
Bei der Ladestrategie 20a, die bei einer DPF-Beladung von 0 % bis 50 % zum Einsatz kommt, liegt der Zielladezustand 30a bei 59 % und die Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine 2 unterhalb des Zielladezustandes 30a erfolgt in drei Stufen.
In einer ersten Stufe 27a, die zwischen 33 % und 59 % (Zielladezustand 30a) liegt, erfolgt eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine, die zu einem Laden des elektrischen Energiespeichers 10 mit ca. 9 kW führt. In einer zweiten Stufe 28a, die zwischen 44 % und 53 % liegt, erfolgt eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine 2, die ein Laden von ca. 20 kW zur Folge hat. In einer dritten Stufe 29a, die bei einem Ladezustand zwischen 20 %, d.h. dem minimalen Ladezustand, und 44 % liegt, erfolgt eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine 2, die ein Laden mit ca. 30 kW zur Folge hat.
Bei der Ladestrategie 20b, die bei einer DPF-Beladung von 50 % und mehr zum Einsatz kommt, ist der zugehörige Zielladezustand 30b auf 47 % verringert, sodass sich der SOC-Halten-Bereich zwischen 47 % und 80 % erstreckt. Außerdem sind nur noch zwei Ladestufen vorgesehen, nämlich eine erste Stufe 28b, die zwischen 36 % und 47 % (Zielladezustand 30b) liegt, und eine zweite Stufe 29b, die zwischen 20 % und 36 % liegt. Hier kann bspw. die erste Stufe 28b mit einer Lastpunktanhebung verbunden sein, die zu einer Ladung von 20 kW führt und die zweite Stufe 29b kann mit einer Lastpunktanhebung verbunden sein, die zu einer Ladung von 30 kW führt.
Bei der dritten Ladestrategie 20c, die bei einer DPF-Beladung von 100 % bei 42 ermittelt wird, ist der zugehörige Zielladezustand 30c auf 35 % abgesenkt, sodass sich der SOC-Halten-Bereich 26c zwischen 35 % und 80 % erstreckt. Hier ist nur noch eine Ladestufe 29c vorgesehen, die zwischen 20 % und 35 % liegt und bspw. mit einer Lastpunktanhebung verknüpft ist, die zu einem Laden mit 30 KW führt.
Außerdem wird bei 43 bei einer maximalen Befüllung von 100 % der Reinigungsvorgang des Abgasreinigungssystems 8 gestartet.
Dazu wird bei 44 zunächst eine DPF-Heizphase ausgeführt, in der der Zielladezustand auf 47 % erhöht wird und der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine 2 entsprechend, wie auch oben ausgeführt, angehoben wird.
Ist die für eine DPF-Regeneration nötige Abgastemperatur bzw. Dieselpartikelfiltertemperatur erreicht, so wird bei 45 die DPF-Regeneration gestartet, wie sie auch oben im Detail erläutert wurde.
Während der DPF-Regeneration wird die Verbrennungskraftmaschine 2, wie auch oben ausgeführt, innerhalb eines Drehmomentbereiches betrieben, der zwischen einer oberen Drehmomentschwelle 31 und einer unteren Drehmomentschwelle 32 liegt, wie in 4 veranschaulicht ist. 4 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der Abszisse die Drehzahl und auf der Ordinate das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine aufgetragen ist. Wie aus 4 ersichtlich ist, liegt die obere Drehmomentschwelle 31 zwischen ca. 200 Nm und 320 Nm, wobei sie mit steigender Drehzahl ansteigt. Die untere Drehmomentschwelle 32 liegt zwischen ca. 50 Nm und 80 Nm und steigt ebenfalls mit der Drehzahl an. Außerdem zeigt 4 bei als dicke durchgehende Linie 33 eine Drehmomentenvolllast der Verbrennungskraftmaschine und die dünnen Linien 34 stellen Isolinien mit einem spezifischen Kraftstoffverbrauch dar.
Innerhalb des Drehmomentbereichs liegen vorteilhafte Bedingungen für die Regeneration des Abgasreinigungssystems vor. Sobald ein Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 2 oberhalb der oberen Drehmomentschwelle 31 liegt, wird eine Lastpunktabsenkung durchgeführt, um den Sauerstoffgehalt im Abgas nicht zu stark durch einen Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 abzusenken und damit gleichzeitig eine Oxidationsrate der Abgaspartikel im Abgasreinigungssystem 8 herabzusetzen. Liegt der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 2 unterhalb der unteren Drehmomentschwelle 32 des Drehmomentbereichs, wird eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine 2 durchgeführt, um die Beibehaltung des erforderlichen Temperaturniveaus vor dem Abgasreinigungssystems 8 (z.B. vor einem Dieselpartikelfilter) zu erleichtern und auf Basis des günstigeren Temperaturniveaus die Oxidationsrate der Abgaspartikel im Abgasreinigungssystem 8 zu erhöhen.
Bei 46 wird die Verbrennungskraftmaschine 2 durch Öffnen der Trennkupplung 7 vom Antriebsstrang während des Regenerationsvorganges in Verzögerungs- und Schubphasen getrennt und gestoppt, wie es weiter oben auch schon beschrieben wurde. Dadurch kann auch während des Regenerationsvorganges das Hybridfahrzeug 1 ein für den Kunden/Fahrer erlebbares „elektrisches Fahrgefühl“ darstellen.
Ist der Regenerationsvorgang abgeschlossen, beginnt das Verfahren 40 wieder bei 41, wobei bei 42 die Ladestrategie 20a für eine DPF-Beladung von 0 % ermittelt wird.
In 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Hybridfahrzeugs 60 nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Das Hybridfahrzeug 60 hat einen parallelen Antriebsstrang, bei dem auf einer Getriebeeingangswelle sowohl eine Verbrennungskraftmaschine 52 als auch eine Elektromaschine 53 angeordnet sind, die eine Vorderachse 62 des Hybridfahrzeugs 60 antreiben. Außerdem hat das Hybridfahrzeug eine weitere Elektromaschine 51, die eine Hinterachse 63 des Hybridfahrzeugs 60 antreibt.
Die Getriebeeingangswelle mündet in ein automatisches Doppelkupplungsgetriebe 55 mit Fahrkupplungen 56, die die Verbrennungskraftmaschine 52 und die Elektromaschine 53 an die Vorderachse 62 koppeln, sodass ein von der Verbrennungskraftmaschine 52 und/oder Elektromaschine 53 erzeugtes Antriebsmoment entsprechend übertragen wird.
Die Verbrennungskraftmaschine 52 und die Elektromaschine 53 sind über eine Trennkupplung 57 miteinander koppelbar, sodass je nach Anforderung die Verbrennungskraftmaschine 52 mit der Elektromaschine 53 gekoppelt oder entkoppelt sein kann.
Außerdem ist ein Starter-Generator 54 zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 52 vorgesehen.
Ein als Lithium-Ionen-Hochvolt-Batterie ausgebildeter elektrischer Energiespeicher 60 ist über eine Hochvolt-Bordnetz 61 mit der Elektromaschine 53 zum Antreiben der Vorderachse 62 und mit der Elektromaschine 51 zum Antreiben der Hinterachse 63 und mit einer Klima-Kompressor-Einheit 59 elektrisch gekoppelt. Der elektrische Energiespeicher 60 hat bspw. 96 Lithium-Ionen-Zellen und ein integriertes Batteriemanagementsystem. Außerdem ist ein erster Gleichspannungswandler 54 zwischen der Klima-Kompressor-Einheit 59 und dem elektrischen Energiespeicher 60 gekoppelt und ein zweiter Gleichspannungswandler 65 ist zwischen der Elektromaschine 51 für die Hinterachse 63 und dem elektrischen Energiespeicher 60 gekoppelt. An dem zweiten Gleichspannungswandler 65 kann bspw. eine Ladedose mit Ladegerät angeschlossen werden, um den elektrischen Energiespeicher 60 extern zu laden.
Außerdem ist ein Abgasreinigungssystem 58 vorgesehen, das einen Dieselpartikelfilter aufweist und wie oben ausgeführt ist. Zum Beispiel ist es als Abgasnachbehandlungssystem mit einem NOx-Speicherkatalysator mit Oxydationskatalysator-Beschichtung und einem Dieselrußpartikelfilter ausgeführt oder als Abgasnachbehandlungssystem mit einem Oxydationskatalysator, mit einem SCR-Dosiermodul sowie einem Dieselrußpartikelfilter mit SCR-Beschichtung.
Wie oben ausgeführt, filtert der Dieselpartikelfilter Rußpartikel aus dem Abgas, das die Verbrennungskraftmaschine 2 erzeugt, und lagert diese ein.
7 veranschaulicht schematisch eine Steuerung 66, die zur Steuerung des Hybridfahrzeugs 50 ausgelegt ist und die dazu eingerichtet ist, die hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die Steuerung 66 ist mit den einzelnen anzusteuernden Komponenten des Hybridfahrzeugs 50 verbunden, nämlich mit der Verbrennungskraftmaschine 52, den Elektromaschinen 53 und 51, dem Starter-Generator 54, dem Doppelkupplungsgetriebe 55 mit Fahrkupplungen 56, mit der Trennkupplung 57 und mit dem Abgasreinigungssystem 58. Diese Verbindung zwischen der Steuerung 66 und den einzelnen anzusteuernden Komponenten ist hier nur logisch zu verstehen und nicht als tatsächliche, physikalische Verbindung. Außerdem hat die Steuerung 15 noch weitere Funktionen und ist mit weiteren Komponenten verbunden, um bspw. die Fahrzeuggeschwindigkeit und weitere Parameter zu ermitteln, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Ähnliches gilt für die Steuerung 66 selbst, die in den Ausführungsbeispielen eine Vielzahl von Steuerungen bzw. Steuerelementen umfassen kann, um die einzelnen hierin beschriebenen Steuerungsaufgaben und Verfahrensschritte umzusetzen.
Ein Verfahren 70 zum Betreiben des Hybridfahrzeugs 50 wird nun unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben.
Die Hybridtopologie des Hybridfahrzeugs 50 kann genutzt werden, um günstige/bevorzugte Bedingungen für einen Reinigungsvorgang des Abgasreinigungssystems 58 (z.B. DPF-Regeneration) herzustellen.
Zunächst wird bei 71 ermittelt, dass ein Maximalwert einer Menge von Abgaspartikeln im Abgasreinigungssystem 58 erreicht ist.
Dann wird bei 72 die DPF-Regeneration, wie sie auch oben beschrieben wurde, durchgeführt. Dabei wird ein serieller Betrieb des Hybridfahrzeugs 50 umgesetzt. Dieser serielle Betrieb beinhaltet einen elektrischen Fahrbetrieb über die Elektromaschine 51 an der Hinterachse 63.
Die dafür notwendige elektrische Energie wird über einen generatorischen Betrieb der Elektromaschine 53 auf der Vorderachse 62 bereitgestellt, wobei Hochlast- oder Niedriglastfahranforderungen über den elektrischen Energiespeicher 60 gepuffert werden.
Dazu werden bei 73 die Fahrkupplungen 56 an der Vorderachse 62 geöffnet, so dass der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine 52 und damit der generatorische Betrieb der Elektromaschine 53 frei wählbar sind. Durch die freie Wahl des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine 52 kann diese mit idealen Randbedingungen zur Durchführung der DPF-Regeneration bei 74 betrieben werden. Dies führt zu einer Verkürzung der Dauer der DPF-Regeneration.
Eine Rekuperation wird in Verzögerungsphasen bei 75 während der DPF-Regeneration über die Elektromaschine 51 an der Hinterachse 63 realisiert.
Nach Beendigung der DPF-Regeneration startet das Verfahren 70 wieder, wenn bei 71 ermittelt wird, dass ein Maximalwert einer Menge von Abgaspartikeln im Abgasreinigungssystem 58 erreicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Hybridfahrzeug
2: Verbrennungskraftmaschine
3: Elektromaschine
4: Starter-Generator
5: Doppelkupplungsgetriebe
6: Fahrkupplungen
7: Trennkupplung
8: Abgasreinigungssystem
9: Klima-Kompressor-Einheit
10: Energiespeicher
11: Hochvoltnetz
12: 12 V-Batterie
13: 12 V-Bordnetz
14: Gleichspannungswandler
15: Steuerung
20a,b,c: Ladestrategien
21 a,b,c: Oberer unzulässiger Ladezustand
22a,b,c: Unterer unzulässiger Ladezustand
23a,b,c: zulässiger Ladezustand für Boost
24a,b,c: zulässiger Ladezustand für Start-Stopp bei Fahrzeugstillstand
25a,b,c: zulässiger Ladezustand für Start-Stopp während Fahrbetrieb
26a,b,c: SOC halten
27a: Laden Stufe 1
28a,b: Laden Stufe 2
29a,b,c: Laden Stufe 3
30a,b,c: Zielladezustand
31: obere Drehmomentschwelle
32: untere Drehmomentschwelle
33: Drehmomentvollast der Verbrennungskraftmaschine
34: Isolinien spezifischen Kraftstoffverbrauchs
40: Verfahren zum Betreiben des Hybridfahrzeugs
41: Bestimmen einer Abgaspartikelmenge
42: Bestimmen einer Ladestrategie
43: Reinigungsvorgang des Abgasreinigungssystems ausführen
44: DPF-Heizphase
45: DPF-Regeneration
46: Trennen und Stoppen der Verbrennungskraftmaschine
50: Hybridfahrzeug
51: Elektromaschine Hinterachse
52: Verbrennungskraftmaschine
53: Elektromaschine
54: Starter-Generator
55: Doppelkupplungsgetriebe
56: Fahrkupplungen
57: Trennkupplung
58: Abgasreinigungssystem
59: Klima-Kompressor-Einheit
60: Energiespeicher
61: Hochvoltnetz
62: Vorderachse
63: Hinterachse
64: Erster Gleichspannungswandler
65: Zweiter Gleichspannungswandler
66: Steuerung
70: Verfahren zum Betreiben des Hybridfahrzeugs 50
71: Ermitteln Menge Abgaspartikel
72: Durchführen DPF-Regeneration
73: Öffnen der Fahrkupplung
74: Betreiben der Verbrennungskraftmaschine für DPF-Regeneration
75: Rekuperieren über Elektromaschine 51 an der Hinterachse

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (1) mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) und einer Elektromaschine (3) zum Antreiben des Hybridfahrzeugs (1), einem elektrischen Energiespeicher (10) und einem Abgasreinigungssystem (8) zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine (2), umfassend: Bestimmen (41) einer aktuellen Menge von Abgaspartikeln, die in dem Abgasreinigungssystem (8) gespeichert ist; Bestimmen (42) einer Ladestrategie (20a, 20b, 20c) des elektrischen Energiespeichers (10) für einen hybridischen Betriebszustand des Hybridfahrzeugs (1) in Abhängigkeit der bestimmten aktuellen Menge von Abgaspartikeln, wobei die Ladestrategie (20a, 20b, 20c) einen Zielladezustand (30a, 30b, 30c) für den elektrischen Energiespeicher (10) umfasst; und Ausführen (43), während des hybridischen Betriebszustandes des Hybridfahrzeugs (1), eines Reinigungsvorgangs des Abgasreinigungssystems (8), wenn die bestimmte aktuelle Menge von Abgaspartikeln einen Maximalwert überschreitet, wobei der Zielladezustand (30a, 30b, 30c) in Abhängigkeit der bestimmten aktuellen Menge von Abgaspartikeln bestimmt wird, wobei unterhalb des Zielladezustandes (30a, 30b, 30c) eine Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine (2) zum Laden des elektrischen Energiespeichers (10) erfolgt, wobei die Stärke der Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine (2) vom bestimmten Zielladezustand (30a, 30b, 30c) abhängt, und wobei die Stärke der Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine (2) in Stufen (27a, 28a-b, 29a-c) erfolgt und die Anzahl der Stufen vom bestimmten Zielladezustand (30a, 30b, 30c) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zielladezustand (30a, 30b, 30c) je niedriger ist, desto höher die bestimmte aktuelle Menge von Abgaspartikeln ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reinigungsvorgang des Abgasreinigungssystems (8) eine Heizphase aufweist in der der Zielladezustand (30a, 30b, 30c) und damit der Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine (2) angehoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbrennungskraftmaschine (2) während des Reinigungsvorgangs innerhalb eines vorgegebenen Drehmomentbereiches (31, 32) betrieben wird.
Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) und einer Elektromaschine (3) zum Antreiben des Hybridfahrzeugs (1), einem elektrischen Energiespeicher (10), einem Abgasreinigungssystem (8) zum Sammeln von Abgaspartikeln aus Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine (2) und einer Steuerung (15), die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Abgasreinigungssystem (8) einen Dieselrußpartikelfilter aufweist.