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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung über eine Brennkraftmaschine, die über eine Schaltkupplung mit wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar ist, und eine elektrische Maschine zum Starten der Brennkraftmaschine verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt über die Brennkraftmaschine, mittels welcher das Drehmoment entweder allein oder in Zusammenwirkung mit wenigstens einem weiteren Antriebsaggregat erzeugt wird. Die Brennkraftmaschine kann mit dem wenigstens einen Rad des Kraftfahrzeugs, insbesondere mit einer Radachse des Kraftfahrzeugs, an welcher das Rad vorliegt, wirkverbunden werden. Hierzu dient die Schaltkupplung, die in der Wirkverbindung vorliegt.
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Unter der Schaltkupplung wird ein beliebiges Element verstanden, das in wenigstens zwei Schaltzuständen vorliegen kann, wobei in einem der Schaltzustände die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rad vorliegt, während in einem anderen der Schaltzustände die Wirkverbindung unterbrochen ist. Allgemein ausgedrückt ist die Schaltkupplung also eine lösbare Kupplung, insbesondere eine lösbare kraftschlüssige Kupplung. Beispielsweise ist die Schaltkupplung ein Anfahrelement, bevorzugt eine Anfahrkupplung, ein Drehmomentwandler, insbesondere ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, oder dergleichen.
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Ist die Schaltkupplung geöffnet, so ist die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rad unterbrochen. Bei wenigstens teilweise geschlossener Schaltkupplung wird dagegen das Drehmoment von der Brennkraftmaschine an das Rad übertragen. Bei vollständig geschlossener Schaltkupplung ist die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rad vorzugsweise starr oder zumindest nahezu starr. Bei vollständig geschlossener Schaltkupplung tritt also idealerweise kein Kupplungsschlupf der Schaltkupplung auf.
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Zum Starten der Brennkraftmaschine ist es notwendig, diese zunächst auf eine bestimmte Startdrehzahl zu schleppen. Zu diesem Zweck ist die elektrische Maschine vorgesehen, welche beispielsweise als Starter oder als Startergenerator ausgebildet ist. Die elektrische Maschine kann permanent mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden sein, insbesondere über einen Freilauf, sodass zwar ein dem Starten der Brennkraftmaschine dienendes Drehmoment von der elektrischen Maschine auf die Brennkraftmaschine übertragen wird, umgekehrt die laufende Brennkraftmaschine jedoch die elektrische Maschine nicht mitschleppt.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein effizientes und kraftstoffsparendes Betreiben der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die während eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs bei geöffneter Schaltkupplung im Stillstand vorliegende Brennkraftmaschine gestartet wird, wobei das Starten der Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart mittels der elektrischen Maschine und in einer zweiten Betriebsart durch zumindest teilweises Schließen der Schaltkupplung mit einem an der Schaltkupplung eingestellten Kupplungsmoment erfolgt, wobei die erste Betriebsart durchgeführt wird, wenn ein prädiktiv ermittelter Radschlupfreduktionswert einen Radschlupfvorgabewert übersteigt, und in der zweiten Betriebsart die elektrische Maschine bei zumindest teilweise geschlossener Schaltkupplung zum Starten der Brennkraftmaschine und zum Antreiben des Rads verwendet wird, wenn ein Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert übersteigt.
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In dem Segelbetrieb ist die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von Null verschieden, beispielsweise aufgrund eines Schwerkrafteinflusses auf das Kraftfahrzeug, welcher einen Vortrieb des Kraftfahrzeugs bewirkt. Weil in dem genannten Beispielfall der Vortrieb des Kraftfahrzeugs durch den Schwerkrafteinfluss bereitgestellt wird, kann es sinnvoll sein, die Brennkraftmaschine zu deaktivieren, sodass diese nachfolgend im Stillstand vorliegt, also eine Drehzahl von Null aufweist. Entsprechend wird kein Kraftstoff zur Aufrechterhaltung der Drehbewegung der Brennkraftmaschine im Leerlauf benötigt, sodass der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs kraftstoffsparend beziehungsweise energieeffizient durchgeführt werden kann.
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Während des Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs steht die Brennkraftmaschine also vorzugsweise still, während gleichzeitig die Schaltkupplung geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet ist. Die Schaltkupplung ist demnach derart eingestellt, dass während des Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine nicht von dem sich drehenden Rad des Kraftfahrzeugs mitgeschleppt wird.
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Soll aus dem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs gewechselt werden, in welchem die Brennkraftmaschine läuft, also eine Drehzahl aufweist, welche zumindest einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entspricht, so muss die während des Segelbetriebs im Stillstand vorliegende Brennkraftmaschine zunächst gestartet werden. Dies ist während eins Umschaltens aus dem Segelbetrieb in den Normalbetrieb vorgesehen. Das Starten der Brennkraftmaschine kann beispielsweise mithilfe der elektrischen Maschine vorgenommen werden. Hierzu muss jedoch Energie aufgewandt werden, welche beispielsweise einem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs entnommen wird. Eine solche Vorgehensweise ist in der ersten Betriebsart vorgesehen.
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Um den zum Betreiben der elektrischen Maschine notwendigen Energieaufwand zumindest zeitweise zu vermeiden und insoweit das Starten der Brennkraftmaschine energieeffizient beziehungsweise energieeffizienter durchzuführen, soll in der zweiten Betriebsart die Schaltkupplung zwischen dem Rad des Kraftfahrzeugs und der Brennkraftmaschine zumindest teilweise geschlossen werden, sodass über die Schaltkupplung das eingestellte Kupplungsmoment an der Brennkraftmaschine anliegt. Bei einer derartigen Vorgehensweise wird die elektrische Maschine nicht oder zumindest zunächst nicht benötigt, um die Brennkraftmaschine zu starten. Um die Brennkraftmaschine aus dem Stillstand anzuschleppen, ist zumindest ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Schleppmoment auf diese aufzubringen. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn das an der Schaltkupplung eingestellte Kupplungsmoment zumindest dem Schleppmoment entspricht oder größer ist.
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Weil durch das Schließen der Schaltkupplung einerseits zwar das Kupplungsmoment an der Brennkraftmaschine anliegt, andererseits mit umgekehrten Vorzeichen ebenso an dem Rad des Kraftfahrzeugs, kann es zu einer ungewollten Beeinflussung des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs kommen, insbesondere falls sich das Rad auf einem Untergrund mit niedrigem Reibwert befindet und/oder eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs vorliegt. Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, das Kupplungsmoment variabel auszuwählen, also nicht fest gleich dem Schleppmoment zu setzen oder die Schaltkupplung über dieses hinaus oder sogar vollständig zu schließen. Selbstverständlich kann das zum Starten der Brennkraftmaschine verwendete Kupplungsmoment jedoch auch konstant gewählt sein.
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Um die Beeinflussung des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, wird der Radschlupfprädiktionswert prädiktiv ermittelt. Der Radschlupfprädiktionswert entspricht dem Radschlupf an dem wenigstens einen Rad des Kraftfahrzeugs beziehungsweise an Rädern des Kraftfahrzeugs, welcher ausgehend von dem momentanen Zeitpunkt erwartet wird, beispielsweise in dem Zeitraum, während welchem in der zweiten Betriebsart die Schaltkupplung zumindest teilweise geschlossen wäre, um die Brennkraftmaschine zu starten. Übersteigt der Radschlupfprädiktionswert den Radschlupfvorgabewert, so wird die erste Betriebsart durchgeführt, also die Brennkraftmaschine mithilfe der elektrischen Maschine gestartet. Ist dagegen der Radschlupfprädiktionswert kleiner oder gleich dem Radschlupfvorgabewert, so kann es vorgesehen sein, die zweite Betriebsart durchzuführen, also die Brennkraftmaschine durch das zumindest teilweise Schließen der Schaltkupplung zu starten.
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Der erwähnte Radschlupfvorgabewert entspricht einem maximal zulässigen Radschlupf, welcher beispielsweise in Abhängigkeit von wenigstens einer Kraftfahrzeugzustandsgröße erreicht werden darf. Beispielsweise ist der Radschlupfvorgabewert bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs kleiner als bei einer Geradeausfahrt. Um den Radschlupfvorgabewert zu bestimmen, wird beispielsweise zunächst die Kraftfahrzeugzustandsgröße ermittelt, welche bevorzugt einen momentanen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beschreibt. Anhand der Kraftfahrzeugzustandsgröße kann der Radschlupfvorgabewert aus einer Vielzahl von Radschlupfvorgabewerten ausgewählt und/oder aus der wenigstens einen Kraftfahrzeugzustandsgröße ermittelt werden. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Radschlupf oder einer äquivalenten Größe die Rede ist, also zum Beispiel der Radschlupfvorgabewert, ein Radschlupfistwert und/oder ein Radschlupf eines oder mehrerer Räder erwähnt werden, so ist beispielsweise der tatsächliche Wert oder bevorzugt der vorzeichenbereinigte Wert, also der Absolutwert, gemeint.
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Wird die zweite Betriebsart durchgeführt, ist also die Schaltkupplung zum Starten der Brennkraftmaschine wenigstens teilweise oder sogar vollständig geschlossen, so kann der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ungewollt beeinflusst werden, insbesondere aufgrund des an dem Rad des Kraftfahrzeugs anliegenden Kupplungsmoment. Auf eine derartige Beeinflussung wird beispielsweise erkannt, wenn der Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert übersteigt. Liegt die Beeinflussung vor, ist also der Radschlupfistwert größer als der Radschlupfvorgabewert, so ist es notwendig, die Beeinflussung schnellstmöglich zu beseitigen. Eine Möglichkeit hierzu wäre es, die Schaltkupplung zu öffnen, insbesondere vollständig zu öffnen, sodass der Einfluss der Brennkraftmaschine auf das wenigstens eine Rad entfällt.
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Weil jedoch für den Fall, dass der Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert übersteigt, bereits Schlupf vorliegt, ist es besonders vorteilhaft, nicht nur den Einfluss der Brennkraftmaschine zu beseitigen, sondern das Rad zusätzlich anzutreiben, um den Radschlupfistwert zu verkleinern. Zu diesem Zweck wird die elektrische Maschine verwendet. Diese wird aktiviert, wenn in der zweiten Betriebsart, in welcher die Brennkraftmaschine eigentlich durch das Schließen der Schaltkupplung gestartet werden soll, aktiviert, wenn der Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert übersteigt. Weil in der zweiten Betriebsart die Schaltkupplung zumindest teilweise geschlossen ist, wirkt die elektrische Maschine nicht nur auf die Brennkraftmaschine zu deren Starten ein, sondern zusätzlich auf das wenigstens eine Rad. Das Rad wird insoweit von der elektrischen Maschine angetrieben, um den Radschlupfistwert zu verringern, insbesondere in Richtung des Radschlupfvorgabewerts, auf den Radschlupfvorgabewert oder unter den Radschlupfvorgabewert.
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Die beschriebene Vorgehensweise zum Betreiben der Antriebseinrichtung hat den Vorteil, dass in den meisten Fällen ein energieeffizientes Starten der Brennkraftmaschine erfolgen kann, eine Reduzierung der Fahrsicherheit, beispielsweise durch zu hohen Schlupf an dem mindestens einen Rad, also nur einem Rad oder mehreren Rädern, jedoch zuverlässig vermieden wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Radschlupfvorgabewert ein Absolutwert, ein Relativwert bezüglich eines Ausgangswerts oder ein Differentialwert verwendet wird. Der Radschlupfvorgabewert ist ein (theoretischer) Grenzwert für einen Radschlupfistwert. Er kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise definiert sein. Beispielsweise wird mithilfe des Radschlupfvorgabewerts der Radschlupfistwert auf den Absolutwert begrenzt.
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Selbstverständlich kann mithilfe des Radschlupfvorgabewerts auch eine Begrenzung des Radschlupfistwerts bezüglich des Ausgangswerts vorgesehen sein. Zu diesem Zweck kann der Radschlupfvorgabewert als Relativwert definiert sein, sodass das Kupplungsmoment derart bestimmt wird, dass ein Ansteigen des Radschlupfistwerts ausgehend von dem Ausgangswert über den Relativwert verhindert werden kann. Der Ausgangswert ist beispielsweise der zu Beginn des Umschaltens von dem Segelbetrieb in den Normalbetrieb vorliegende Radschlupfistwert, welcher gemessen, berechnet oder abgeschätzt wird.
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Der Differentialwert schließlich beschreibt die Ableitung des Radschlupfs über der Zeit, also die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Radschlupf verändert. Durch entsprechende Wahl des Radschlupfvorgabewerts kann mithin die Geschwindigkeit der Veränderung, insbesondere des Anstiegs, des Radschlupfistwerts nach oben begrenzt werden, sodass der Anstieg des Radschlupfistwerts stets kleiner ist als der Differentialwert.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der ersten Betriebsart nach dem Starten der Brennkraftmaschine die Schaltkupplung zumindest teilweise, insbesondere vollständig geschlossen wird, um das wenigstens eine Rad anzutreiben. Die erste Betriebsart wird durchgeführt, wenn der Radschlupfprädiktionswert den Radschlupfvorgabewert übersteigt. Das bedeutet, dass ein erhöhter Radschlupf zu erwarten ist. Um diesen zu beseitigen, kann es notwendig sein, das Rad anzutreiben. Dies erfolgt vorzugsweise mittels der Brennkraftmaschine. Hierzu ist es notwendig, die Schaltkupplung zu schließen, sobald die Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine gestartet wurde.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei der Ermittlung des Kupplungsmoments ein Radschlupfistwert berücksichtigt wird, der aus dem gemessenen und/oder berechneten Radschlupf des wenigstens einen Rads des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Der Radschlupfistwert entspricht zumindest näherungsweise dem tatsächlich vorliegenden Radschlupf an dem Rad des Kraftfahrzeugs. Die Ermittlung des Radschlupfistwerts kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise wird er gemessen. Alternativ ist jedoch auch ein Berechnen und/oder Abschätzen des Radschlupfs möglich. Der Radschlupfistwert soll in die Ermittlung des Kupplungsmoments einfließen. Das Kupplungsmoment liegt insoweit als Funktion von wenigstens dem Radschlupfistwert vor. Auf diese Art und Weise kann eine besonders zuverlässige Begrenzung des Kupplungsmoments auf einen Wert vorgenommen werden, bei welchem die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs in jeder Situation aufrechterhalten wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radschlupfistwert aus dem Radschlupf mehrerer Räder ermittelt wird, insbesondere durch gewichtete Mittelwertbildung, durch Differenzbildung, durch Aufsummierung oder durch Verhältnisbildung. Der Radschlupfistwert beschreibt also nicht lediglich den Schlupf lediglich eines Rads des Kraftfahrzeugs, sondern vielmehr den Schlupf mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs, beispielsweise mehrerer Räder einer Radachse des Kraftfahrzeugs oder auch von Rädern, die an unterschiedlichen Radachsen vorliegen. Besonders bevorzugt wird der Radschlupfistwert aus dem Radschlupf aller Räder des Kraftfahrzeugs ermittelt.
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Um den Radschlupfistwert zu bestimmen, werden zunächst Werte für den Radschlupf der Räder bestimmt, beispielsweise gemessen und/oder geschätzt. Diese Werte werden in den Radschlupfistwert überführt, beispielsweise durch Mittelwertbildung, insbesondere gewichtete Mittelwertbildung, durch Differenzbildung, durch Aufsummierung oder durch Verhältnisbildung. Selbstverständlich sind auch andere Vorgehensweisen möglich, zum Beispiel Transformation, Integration oder dergleichen.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radschlupf ermittelt wird, während über die Schaltkupplung ein von Null verschiedenes Kupplungsmoment übertragen wird. Insbesondere wenn das Schließen der Schaltkupplung während des Umschaltens von dem Segelbetrieb in den Normalbetrieb durchgeführt wird, während sich das Rad beziehungsweise die Räder auf einem Untergrund mit geringem Reibwert befinden, provoziert das nunmehr an dem Rad beziehungsweise den Rädern anliegende Kupplungsmoment eine Reaktion, beispielsweise ein Rutschen des wenigstens einen Rads, also des genau einen Rads beziehungsweise der Räder, und/oder einen Drehmomentunterschied zwischen dem Rad und wenigstens einem weiteren Rad, sodass das Rad eine höhere oder eine niedrigere Drehzahl aufweist als das wenigstens eine weitere Rad. Diese Reaktion ist ohne weiteres feststellbar, sodass der Radschlupf, insbesondere der Radschlupfistwert mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann, während die Schaltkupplung wenigstens teilweise geschlossen ist, also ein Kupplungsmoment von den Rädern an die Brennkraftmaschine überträgt, welches von Null verschieden ist.
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Selbstverständlich kann zusätzlich oder alternativ der Radschlupf ermittelt werden, während das über die Schaltkupplung übertragene Drehmoment gleich null ist, jedoch ein Anstieg des übertragenen Drehmoments, insbesondere ein sprunghafter Anstieg, bevorsteht. Beispielsweise erfolgt die Ermittlung des Radschlupfs über einen Zeitraum hinweg, der sowohl eine Zeitspanne unmittelbar vor dem Anstieg des übertragenen Drehmoments als auch den Zeitpunkt des Anstiegs sowie eine Zeitspanne unmittelbar nach dem Anstieg umfasst.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Kupplungsmoment vergrößert wird, wenn der Radschlupfistwert größer ist als der Radschlupfvorgabewert, um das Rad mittels der elektrischen Maschine anzutreiben. Dies ist insbesondere in der zweiten Betriebsart vorgesehen, in welcher die Schaltkupplung zur Übertragung des Kupplungsmoments zumindest teilweise geschlossen ist und die elektrische Maschine zum Antreiben der Brennkraftmaschine sowie des Rads verwendet wird. Tritt der Radschlupf beispielsweise durch einen Bremsvorgang auf, so kann es notwendig sein, das Rad anzutreiben, um den Radschlupf zu reduzieren. Hierzu wird das Kupplungsmoment vergrößert.
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Dies kann zum einen in der ersten Betriebsart vorgenommen werden, wenn die Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine gestartet wurde, also bereits zumindest ihre Leerlaufdrehzahl erreicht hat, oder in der zweiten Betriebsart, wobei in dieser nicht die Brennkraftmaschine, sondern vielmehr die elektrische Maschine das Rad antreibt. Vorzugsweise wird das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment derart gewählt, dass es sowohl das Schleppmoment der Brennkraftmaschine überwindet als auch zusätzlich das Rad antreibt. Entsprechend wird das Drehmoment der elektrischen Maschine größer gewählt als das Schleppmoment.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Radschlupfistwert durch Anpassen des Kupplungsmoments auf den Radschlupfvorgabewert oder in Richtung des Radschlupfvorgabewerts geregelt oder gesteuert wird. Die Differenz zwischen dem Radschlupfvorgabewert und dem Radschlupfistwert dient dabei beispielsweise als Regelgröße, während das Kupplungsmoment die Stellgröße darstellt. Die Regelung des Kupplungsmoments kann grundsätzlich mithilfe eines beliebigen Reglers vorgenommen werden. Besonders bevorzugt weist der Regler wenigstens ein P-Regelglied, wenigstens ein I-Regelglied und/oder ein D-Regelglied auf.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, das Kupplungsmoment umso schneller anzupassen, je größer die Differenz zwischen dem Radschlupfvorgabewert und dem Radschlupfistwert ist. Durch das entsprechende Anpassen des Kupplungsmoments verändert sich der Radschlupfistwert, vorzugsweise in Richtung des Radschlupfvorgabewerts. Die Regelung des Kupplungsmoments wird bevorzugt vorgenommen, bis der Radschlupfistwert dem Radschlupfvorgabewert entspricht oder kleiner ist als dieser.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Kraftfahrzeugzustandsgröße eine Istgierrate des Kraftfahrzeugs, eine Sollgierrate, eine Gierratendifferenz zwischen der Istgierrate und der Sollgierrate, eine Rollgeschwindigkeit, eine Beschleunigung, insbesondere eine Längsbeschleunigung und/oder eine Querbeschleunigung, ein Lenkwinkel oder ein Anhängerkupplungszustand verwendet wird. Die Kraftfahrzeugzustandsgröße kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Bevorzugt wird jedoch der Radschlupfvorgabewert in Abhängigkeit von wenigstens einer der genannten Größen ermittelt, vorzugsweise anhand mehrerer Größen, insbesondere anhand aller Größen.
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Die Istgierrate beschreibt die momentane Drehzahl des Kraftfahrzeugs um seine Hochachse, während die Sollgierrate eine theoretisch notwendige Gierrate beschreibt, insbesondere um eine Kurvenfahrt vorzunehmen. Die Sollgierrate wird beispielsweise anhand eines Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs und/oder ähnlicher Größen ermittelt. Die Gierratendifferenz beschreibt insoweit die Abweichung zwischen der theoretisch notwendigen Sollgierrate und der tatsächlich vorliegenden Istgierrate. Normalerweise ist die Gierratendifferenz gleich Null oder zumindest nahezu gleich Null. Ist die Gierratendifferenz von Null verschieden beziehungsweise überschreitet sie einen Grenzwert, so kann darauf geschlossen werden, dass eine Instabilität des Kraftfahrzeugs vorliegt. Je größer die Gierratendifferenz ist, umso kleiner sollte insoweit der Radschlupfvorgabewert und entsprechend das Kupplungsmoment gewählt werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Rollgeschwindigkeit als Kraftfahrzeugzustandsgröße verwendet werden. Diese beschreibt eine Drehbewegung des Kraftfahrzeugs um seine Längsachse. Auch hier ist es üblicherweise vorgesehen, dass der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt wird, je größer die Rollgeschwindigkeit ist. Wird die Beschleunigung als Kraftfahrzeugzustandsgröße verwendet, so ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt wird, je größer die Beschleunigung ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Beschleunigung eine Querbeschleunigung ist. Im Falle des Lenkwinkels kann der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt werden, je kleiner der Lenkwinkel ist. Der Anhängerkupplungszustand beschreibt schließlich den Zustand einer Anhängerkupplung des Kraftfahrzeugs, insbesondere gibt er an, ob über die Anhängerkupplung ein Anhänger an das Kraftfahrzeug angekoppelt ist. Ist dies der Fall, so wird der Radschlupfvorgabewert üblicherweise geringer gewählt als wenn kein Anhänger über die Anhängerkupplung mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist.
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Zudem können selbstverständlich zusätzlich oder alternativ weitere Kraftfahrzeugzustandsgrößen Verwendung finden, zum Beispiel ein Scheibenwischerschaltsignal, eine Temperatur, insbesondere eine Außentemperatur, das Durchführen eines Radbremstestbetriebs oder dergleichen. Es kann auch vorgesehen sein, den Radschlupfvorgabewert zuerst anhand der Kraftfahrzeugzustandsgröße zu ermitteln und anschließend in Abhängigkeit von wenigstens einer der weiteren Kraftfahrzeugzustandsgrößen anzupassen. Das Scheibenwischerschaltsignal gibt beispielsweise die Betriebsart einer Scheibenwischeranlage wieder. Weil die Außentemperatur zumindest ein Indikator für einen Straßenzustand sein kann, kann sie ebenfalls zur Ermittlung des Radschlupfvorgabewerts herangezogen werden. Beispielsweise wird der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt, je kleiner die Temperatur, insbesondere die Außentemperatur ist. Der Radbremstestbetrieb wird beispielsweise zum Ermitteln eines Reibbeiwerts des Untergrunds beziehungsweise der Straße verwendet. Dabei wird das von dem Rad auf den Untergrund übertragene Drehmoment verändert, insbesondere schlagartig, und die Reaktion ermittelt.
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Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass ein von der elektrischen Maschine in der zweiten Betriebsart bereitgestelltes Drehmoment derart gewählt wird, dass es größer ist als das Kupplungsmoment zuzüglich eines zum Starten der Brennkraftmaschine benötigten Startdrehmoments. Das Startdrehmoment entspricht beispielsweise dem Schleppmoment der Brennkraftmaschine, insbesondere bei der momentanen Drehzahl der Brennkraftmaschine. Zusätzlich kann ein Raddrehmoment ermittelt werden, welches an dem Rad anliegen muss, um den Radschlupfistwert zu verkleinern beziehungsweise in Richtung des Radschlupfvorgabewerts zu verändern. Das Drehmoment kann nun derart gewählt werden, dass es der Summe aus dem Startdrehmoment und dem zum Antreiben des Rads benötigten Raddrehmoment entspricht. Die Schaltkupplung wird in diesem Fall auf ein Kupplungsmoment eingestellt, welches zum Übertragen des Raddrehmoments an das Rad notwendig ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, mit einer Brennkraftmaschine, die über eine Schaltkupplung mit wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar ist, und mit einer elektrischen Maschine zum Starten des Kraftfahrzeugs. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, die während eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs bei geöffneter Schaltkupplung im Stillstand vorliegende Brennkraftmaschine zu starten, wobei das Starten der Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart mittels der elektrischen Maschine und in einer zweiten Betriebsart durch zumindest teilweises Schließen der Schaltkupplung mit einem an der Schaltkupplung eingestellten Kupplungsmoment erfolgt, wobei die erste Betriebsart durchgeführt wird, wenn ein prädiktiv ermittelter Radschlupfprädiktionswert einen Radschlupfvorgabewert übersteigt, und in der zweiten Betriebsart die elektrische Maschine bei zumindest teilweise geschlossener Schaltkupplung zum Starten der Brennkraftmaschine und zum Antreiben des Rads verwendet wird, wenn ein Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert übersteigt.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verweisen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs.
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Die Figur zeigt einen Bereich eines Kraftfahrzeugs 1, insbesondere einen Bereich eines Fahrwerks des Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 verfügt über eine Antriebseinrichtung 2 zum Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments für wenigstens eine Radachse 3, an welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Räder 4 vorgesehen sind. Die Räder 4 sind jeweils über eine Teilachse 5 mit einem Differentialgetriebe 6, insbesondere einem Achsdifferentialgetriebe, wirkverbunden. Die Teilachsen 5 stellen also Ausgangswellen des Differentialgetriebes 6 dar. Eine Eingangswelle 7 des Differentialgetriebes 6 ist an ein Schaltgetriebe 8 angeschlossen. Mithilfe des Schaltgetriebes 8 können unterschiedliche Übersetzungen zwischen der Antriebseinrichtung 2 und dem Differentialgetriebe 6 beziehungsweise dessen Eingangswelle 7 eingestellt werden.
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Die Antriebseinrichtung 2 weist eine Brennkraftmaschine 9 sowie eine elektrische Maschine 10 auf. Die elektrische Maschine 10 ist beispielsweise als Starter oder als Startergenerator ausgeführt. Sie kann permanent oder über eine Kupplung mit der Brennkraftmaschine 9 wirkverbunden beziehungsweise wirkverbindbar sein. Die Brennkraftmaschine 9 ist über eine Schaltkupplung 11 der Antriebseinrichtung 2 mit dem Schaltgetriebe 8 und mithin mit den Rädern 4 wirkverbindbar. Die Räder 4 liegen insoweit als antreibbare oder angetriebene Räder vor beziehungsweise sind an einer antreibbaren oder angetriebenen Achse vorgesehen. Neben den Rädern 4 können selbstverständlich wenigstens ein weiteres Rad, insbesondere mehrere einer weiteren Achse zugeordnete Räder, vorliegen. Diese Räder können als nicht angetriebene Räder beziehungsweise die weitere Achse als nicht angetriebene Achse ausgestaltet sein. Alternativ kann dem wenigstens einen weiteren Rad selbstverständlich ein Antriebsaggregat, beispielsweise eine elektrische Maschine, zugeordnet sein.
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Liegt die Brennkraftmaschine 9 im Stillstand vor, beispielsweise während eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs 1, so ist die Schaltkupplung 11 geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet, sodass die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 9 und den Rädern 4 vollständig unterbrochen ist. Um aus dem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb umzuschalten, in welchem die Brennkraftmaschine 9 in Betrieb ist und dabei beispielsweise bei einer Drehzahl vorliegt, die zumindest einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine 9 entspricht, muss die Brennkraftmaschine 9 aus dem Stillstand auf eine bestimmte Drehzahl geschleppt werden.
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Dies kann zum einen mithilfe der elektrischen Maschine 10 vorgesehen sein. Alternativ kann die Schaltkupplung 11 zumindest teilweise geschlossen werden, um ein Kupplungsmoment von den Rädern 4 über die Schaltkupplung 11 zu der Brennkraftmaschine 9 zu übertragen. Letzteres wird bevorzugt, weil die zum Starten der Brennkraftmaschine 9 notwendige Energie von der kinetischen Energie des fahrenden Kraftfahrzeugs 1 abgezweigt wird. Ein Betreiben der elektrischen Maschine 10 unter Entnahme von elektrischer Energie beispielsweise aus einem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs 1 ist dagegen nicht notwendig, kann jedoch optional durchgeführt werden. An der Schaltkupplung 11 wird zum Starten der Brennkraftmaschine 9 ein Kupplungsmoment eingestellt, welches über die Schaltkupplung 11 übertragen werden soll. Entsprechend wird die Schaltkupplung 11 wenigstens teilweise geschlossen, um die Brennkraftmaschine 9 zu starten.
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Es ist nun vorgesehen, eine erste Betriebsart durchzuführen, wenn ein prädiktiv ermittelter Radschlupfprädiktionswert einen Radschlupfvorgabewert übersteigt. Ist dies nicht der Fall, so kann eine zweite Betriebsart durchgeführt werden. In der ersten Betriebsart soll die Brennkraftmaschine 9 mittels der elektrischen Maschine 10, insbesondere allein mittels der elektrischen Maschine 10, gestartet werden, wobei die Schaltkupplung 11 vollständig geöffnet ist. In der zweiten Betriebsart wird dagegen die Brennkraftmaschine 9 durch teilweises Schließen der Schaltkupplung 11 angetrieben und mithin gestartet. Der Radschlupfvorgabewert ist dabei ein Grenzwert für einen Radschlupfistwert, welcher zwischen wenigstens einem der Räder 4 beziehungsweise beiden Rädern 4 und einem Untergrund des Kraftfahrzeugs 1 vorliegt. Der Radschlupfvorgabewert ist beispielsweise für unterschiedliche Kraftfahrzeugzustandsgrößen verschieden. Als Kraftfahrzeugzustandsgröße wird beispielsweise eine Istgierrate des Kraftfahrzeugs 1, eine Sollgierrate, eine Gierratendifferenz zwischen der Istgierrate und der Sollgierrate, eine Rollgeschwindigkeit, eine Beschleunigung, insbesondere eine Längsbeschleunigung oder eine Querbeschleunigung, oder ein Anhängerkupplungszustand verwendet.
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In der zweiten Betriebsart ist die elektrische Maschine 10 zunächst deaktiviert, erzeugt also kein Drehmoment zum Antreiben der Brennkraftmaschine 9. Wird während des Startens der Brennkraftmaschine 9 mittels der elektrischen Maschine 10 in der zweiten Betriebsart jedoch festgestellt, dass ein Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert übersteigt, so soll die elektrische Maschine 10 zusätzlich betrieben werden, um zum einen die Brennkraftmaschine 9 zu starten und zum anderen die Räder 4 oder zumindest eines der Räder 4 anzutreiben. Auf diese Art und Weise kann unterstützend in einen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 eingegriffen werden, auch wenn die Schaltkupplung 11 während des Durchführens der zweiten Betriebsart zumindest teilweise geschlossen ist.
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Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 2 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs 1 sowie der erläuterten Vorgehensweise kann ein energieeffizientes Starten der Brennkraftmaschine 9 erreicht werden, wobei gleichzeitig ein sicherer Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 sichergestellt ist. Dieser wird also durch das Starten der Brennkraftmaschine 9 auch dann nicht negativ beeinträchtigt, wenn sich das Kraftfahrzeug 1 beziehungsweise dessen Räder 4 auf einem Untergrund mit niedrigem Reibwert befinden.
