DE102016005122A1 - Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Hybridantriebseinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Hybridantriebseinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (1), die über eine Brennkraftmaschine (3) sowie eine elektrische Maschine (4) verfügt, wobei in einer ersten Betriebsart eine Kurbelwellenistposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (3) vor einem Startvorgang der Brennkraftmaschine (3) zum Vermeiden von Vibrationen während des Startvorgangs gezielt auf eine Kurbelwellensollposition eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass für ein während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) erfolgendes Abstellen der Brennkraftmaschine (3) bei einer über einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegenden Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) eine zweite Betriebsart durchgeführt wird, in der das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor dem Startvorgang unterbleibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hybridantriebseinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die über eine Brennkraftmaschine sowie eine elektrische Maschine verfügt, wobei in einer ersten Betriebsart eine Kurbelwellenistposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vor einem Startvorgang der Brennkraftmaschine zum Vermeiden von Vibrationen während des Startvorgangs gezielt auf eine Kurbelwellensollposition eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Die Hybridantriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Hybridantriebseinrichtung verfügt über mehrere Antriebsaggregate, wobei eines der Antriebsaggregate als Brennkraftmaschine und ein weiteres der Antriebsaggregate als elektrische Maschine vorliegt. Das von der Hybridantriebseinrichtung bereitgestellte Drehmoment, welches auch als Antriebsdrehmoment bezeichnet werden kann, kann wahlweise mittels der Brennkraftmaschine, mittels der elektrischen Maschine oder von beiden erzeugt werden. Wenigstens zeitweise können also sowohl die Brennkraftmaschine als auch die elektrische Maschine zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments beitragen. Es kann jedoch auch lediglich mittels der Brennkraftmaschine oder allein mithilfe der elektrischen Maschine erzeugt werden.
  • Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere den Betrieb der Hybridantriebseinrichtung mit reduziertem Kraftstoffverbrauch und/oder weniger Schadstoffemissionen ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass für ein während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs erfolgendes Abstellen der Brennkraftmaschine bei einer über einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegenden Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine zweite Betriebsart durchgeführt wird, in der das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor einem Startvorgang unterbleibt.
  • Während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine wird die Drehzahl der zuvor abgestellten Brennkraftmaschine vergrößert, insbesondere bis auf eine Mindestdrehzahl oder eine Leerlaufdrehzahl. Vor dem Startvorgang weist die dann abgestellte Brennkraftmaschine bevorzugt eine Drehzahl von Null auf, befindet sich also im Sillstand. Das Erhöhen der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgt durch Anschleppen mittels eines externen Drehmoments. Das externe Drehmoment kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erzeugt werden, beispielsweise mithilfe der elektrischen Maschine und/oder eines Starters, beispielsweise eines Starter-Generators.
  • Das Anschleppen erfolgt bis auf die Mindestdrehzahl oder die Leerlaufdrehzahl. Unter der Mindestdrehzahl wird diejenige Drehzahl der Brennkraftmaschine verstanden, ab welcher die Brennkraftmaschine selbsttätig, also ohne das externe Drehmoment, ihre momentane Drehzahl halten oder weiter erhöhen kann. Die Leerlaufdrehzahl ist dagegen diejenige Drehzahl, welche an der Brennkraftmaschine eingestellt wird, sofern sie nicht das Antriebsdrehmoment erzeugen oder zumindest zu diesem beitragensoll. Die Leerlaufdrehzahl ist üblicherweise höher als die Mindestdrehzahl und wird beispielsweise derart gewählt, dass ein möglichst ruhiger Lauf der Brennkraftmaschine bei möglichst geringer Drehzahl erzielt wird.
  • Der Startvorgang der Brennkraftmaschine wird maßgeblich von der Kurbelwellenistposition der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine beeinflusst, welche unmittelbar vor dem Startvorgang vorliegt. Insbesondere wirkt sich die Kurbelwellenistposition auf die zum Starten der Brennkraftmaschine benötigte Zeit sowie auf Komfortparameter, beispielsweise die Schallemission und/oder Vibrationen der Brennkraftmaschine, aus. Optimal ist es, wenn ein Kolben der Brennkraftmaschine, der sich in demjenigen Zylinder befindet, in welchem die erste Zündung während des Startvorgangs durchgeführt werden kann, sich am Anfang der Kompressionsphase befindet. So kann das während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine in dem Zylinder befindliche Frischgas sofort komprimiert und anschließend die Zündung vorgenommen werden. Somit wird die Zeit, während welcher sich die Istdrehzahl der Brennkraftmaschine in einem Resonanzdrehzahlbereich befindet, verkürzt. Entsprechend werden von der Brennkraftmaschine weniger Schallemissionen und/oder Vibrationen erzeugt.
  • Daher ist es in der ersten Betriebsart vorgesehen, die Kurbelwellenistposition vor dem Startvorgang der Brennkraftmaschine gezielt auf die Kurbelwellensollposition einzustellen, um Vibrationen während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition kann grundsätzlich zu einem beliebigen Zeitpunkt vor dem Startvorgang erfolgen, insbesondere während einem vor dem Startvorgang erfolgenden Abstellen der Brennkraftmaschine, bei abgestellter Brennkraftmaschine oder unmittelbar vor dem Startvorgang. Die Kurbelwellensollposition wird dabei derart gewählt, dass die vorstehend beschriebenen positiven Effekte realisiert werden.
  • Zum Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition muss Energie aufgewandt werden. Rein beispielhaft ist für das Positionieren der Kurbelwelle eine Energiemenge in derselben Größenordnung notwendig wie für das Durchführen des Startvorgangs der Brennkraftmaschine selbst. Es ist insoweit sinnvoll, das Einstellen der Kurbelwellenistposition nur dann vorzunehmen, wenn es tatsächlich sinnvoll ist, also einen positiven Effekt auf den oder die Komfortparameter hat. Aus diesem Grund kann das Betreiben der Hybridantriebseinrichtung in unterschiedlichen Betriebsarten erfolgen, nämlich in der ersten Betriebsart, in welcher das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor dem Startvorgang der Brennkraftmaschine erfolgt, und in der zweiten Betriebsart, in welcher das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor einem Startvorgang zumindest zunächst unterbleibt.
  • Bei modernen Kraftfahrzeugen beziehungsweise den ihnen zugeordneten Hybridantriebseinrichtungen kann es vorgesehen sein, die Brennkraftmaschine während der Fahrt des Kraftfahrzeugs abzustellen. Unter der Fahrt des Kraftfahrzeugs wird eine Situation verstanden, in welcher die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von null verschieden ist, insbesondere größer als null ist. Die Fahrt des Kraftfahrzeugs entspricht bevorzugt einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs in dessen Hauptfahrrichtung. Erfolgt das Abstellen der Brennkraftmaschine während der Fahrt und ist die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert, so wird die zweite Betriebsart durchgeführt. In dieser unterbleibt das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition zumindest zunächst oder bis zu dem Startvorgang. Trifft die genannte Bedingung zu, so wird also aus der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart gewechselt.
  • Entsprechend wird während oder nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine das Einstellen der Kurbelwellenistposition zunächst nicht vorgenommen. Die während der Fahrt des Kraftfahrzeugs durch die Fahrt selbst hervorgerufenen Schallemissionen und/oder Vibrationen, beispielsweise Abrollgeräusche von Reifen des Kraftfahrzeugs, kaschieren die während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine auftretenden Schallemissionen und/oder Vibrationen auch dann hinreichend, wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, ohne dass die Kurbelwellenistposition der Kurbelwellensollposition entspricht. Vielmehr ist das Starten der Brennkraftmaschine in der zweiten Betriebsart aus einer beliebigen Kurbelwellenistposition heraus vorgesehen beziehungsweise zulässig, wobei selbstverständlich zufällig die Kurbelwellenistposition der Kurbelwellensollposition entsprechen kann, ohne dass zuvor das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vorgenommen wurde.
  • Diese Vorgehensweise ermöglicht die vorstehend beschriebene Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und/oder der Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Hybridantriebseinrichtung, ohne dass Komforteinbußen von Insassen des Kraftfahrzeugs auftreten. Dies vor allem, weil die während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine auftretenden Schallemissionen und/oder Vibrationen von den fahrtbedingten Schallemissionen und/oder Vibrationen des Kraftfahrzeugs überschattet beziehungsweise kaschiert werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Einstellen der Kurbelwellenistposition in der ersten Betriebsart während eines dem Startvorgang vorhergehenden Auslaufens der Brennkraftmaschine und/oder bei abgestellter Brennkraftmaschine und/oder unmittelbar vor dem Startvorgang durchgeführt wird. Grundsätzlich kann das Einstellen der Kurbelwellenistposition zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, solange zu Beginn des Startvorgangs der Brennkraftmaschine die Kurbelwellenistposition der Kurbelwellensollposition entspricht. Besonders vorteilhaft und energiesparend kann das Einstellen währen des Auslaufens der Brennkraftmaschine erfolgen. Unter dem Auslaufen ist ein Reduzieren der Drehzahl der Brennkraftmaschine bis hin zu ihrem Stillstand während des Abstellens der Brennkraftmaschine zu verstehen. Nach dem Auslaufen ist die Brennkraftmaschine also deaktiviert und wird erst durch den Startvorgang wieder in Betrieb genommen. Das Auslaufen, während welchem das Einstellen der Kurbelwellenistposition erfolgen kann, ist das dem Startvorgang unmittelbar vorhergehende Auslaufen. Nach dem Auslaufen steht die Brennkraftmaschine also bis zu dem Startvorgang der Brennkraftmaschine still.
  • Das Einstellen der Kurbelwellenistposition kann auch während eines Stillstands der Brennkraftmaschine beziehungsweise bei abgestellter Brennkraftmaschine vorgenommen werden. Unter dem Stillstand der Brennkraftmaschine ist dabei zu verstehen, dass die Brennkraftmaschine abgestellt beziehungsweise deaktiviert ist, also keine Zündung erfolgt und/oder eine Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine unterbrochen ist. Der Stillstand der Brennkraftmaschine liegt zeitlich gesehen zwischen dem Auslaufen der Brennkraftmaschine und dem Startvorgang; insbesondere beginnt also der Stillstand mit dem Ende des Auslaufens und endet mit dem Beginn des Startvorgangs. Das Einstellen der Kurbelwellenistposition kann sich beispielsweise unmittelbar an das Auslaufen der Brennkraftmaschine anschließen oder unmittelbar vor dem Startvorgang erfolgen, sodass sich der Startvorgang unmittelbar an das Einstellen anschließt. Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das Einstellen sowohl von dem Auslaufen der Brennkraftmaschine als auch von dem Startvorgang mit zeitlichem Abstand vorgenommen wird.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abstellen der Brennkraftmaschine für ein Segeln des Kraftfahrzeugs vorgenommen wird. Unter dem Segeln ist ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu verstehen, in dem die Brennkraftmaschine abgestellt ist. Zusätzlich oder alternativ ist auch die elektrische Maschine abgestellt. Bevorzugt ist die Brennkraftmaschine von weiteren Bereichen des Antriebsstrangs entkoppelt, insbesondere von der elektrischen Maschine und/oder einem Getriebe, insbesondere einem Mehrganggetriebe, des Kraftfahrzeugs. Durch das Abstellen der Brennkraftmaschine für das Segeln kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden, weil die Brennkraftmaschine nicht unter Kraftstoffeinsatz auf ihrer Leerlaufdrehzahl gehalten werden muss.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Einstellen der Kurbelwellenistposition mittels der elektrischen Maschine erfolgt. Die elektrische Maschine ist entsprechend zum Einstellen der Kurbelwellenistposition derart mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden, dass sie die Kurbelwellenistposition der Kurbelwelle beeinflussen beziehungsweise verstellen kann. Erfolgt das Einstellen der Kurbelwellenistposition beispielsweise während des Auslaufens, so kann die Drehzahl der Kurbelwelle während des Auslaufens derart beeinflusst werden, dass am Ende des Auslaufens die Kurbelwellenistposition der Kurbelwellensollposition entspricht. Das Beeinflussen kann beispielsweise durch ein Abbremsen oder durch ein Antreiben der Brennkraftmaschine vorgenommen werden. Befindet sich die Brennkraftmaschine bereits im Stillstand, so kann die Kurbelwelle der abgestellten Brennkraftmaschine mithilfe der elektrischen Maschine gedreht werden und entsprechend die Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition eingestellt werden.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass aus der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart umgeschaltet und die Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition eingestellt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Geschwindigkeitsuntergrenze erreicht oder unterschreitet, wobei die Geschwindigkeitsuntergrenze kleiner gewählt ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert oder diesem entspricht. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass das Positionieren der Kurbelwelle, also das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition, in Situationen erfolgen kann, in welchen der oder die Komfortparameter nicht oder allenfalls geringfügig beeinträchtigt werden. Dies ist der Fall, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert.
  • Sinkt die Fahrgeschwindigkeit jedoch, erreicht oder unterschreitet sie also insbesondere die Geschwindigkeitsuntergrenze, so ist diese Voraussetzung nicht mehr zwingend gegeben. Entsprechend soll das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition zugelassen beziehungsweise nachträglich vorgenommen werden. Aus diesem Grund wird aus der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart umgeschaltet, insbesondere vor dem Startvorgang der Brennkraftmaschine. Die Geschwindigkeitsuntergrenze kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Bevorzugt ist sie kleiner als der Geschwindigkeitsschwellenwert oder entspricht diesem. Zum Beispiel ist die Geschwindigkeitsuntergrenze deutlich kleiner als der Geschwindigkeitsschwellenwert, insbesondere beträgt sie bezogen auf diesen höchstens 75%, höchstens 50% oder höchstens 25%.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Startvorgang der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine und/oder eines Starters durchgeführt wird, wobei ein Startvorgang in der zweiten Betriebsart auch bei Abweichung der Kurbelwellenistposition von der Kurbelwellensollposition erfolgt. Der Starter, sofern vorgesehen, liegt bevorzugt ebenfalls in Form einer elektrischen Maschine vor, die zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen elektrischen Maschine der Hybridantriebseinrichtung zugeordnet ist. Zum Starten der Brennkraftmaschine ist die elektrische Maschine beziehungsweise der Starter mit der Brennkraftmaschine zu deren Antreiben wirkverbunden. Beispielsweise wird die Brennkraftmaschine während des Startvorgangs mithilfe der elektrischen Maschine beziehungsweise des Starters angeschleppt, insbesondere bis auf die Mindestdrehzahl oder die Leerlaufdrehzahl.
  • Wird die Hybridantriebseinrichtung in der zweiten Betriebsart betrieben, so soll der Startvorgang der Brennkraftmaschine auch dann vorgenommen werden, wenn die Kurbelwellenistposition von der Kurbelwellensollposition abweicht. Liegt dagegen die erste Betriebsart vor, so kann es vorgesehen sein, die Kurbelwelle unmittelbar vor dem Startvorgang oder zu Beginn des Startvorgangs zunächst in die Kurbelwellensollposition zu bringen und erst anschließend die Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine beziehungsweise des Starters anzuschleppen.
  • Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kurbelwellensollposition konstant ist oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Zustandsgröße der Hybridantriebseinrichtung ermittelt wird. Die Kurbelwellensollposition kann konstant hinterlegt sein, zum Beispiel in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine. Bevorzugt sind mehrere Kurbelwellensollpositionen hinterlegt, insbesondere für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine. Aus diesen Kurbelwellensollpositionen kann anhand der momentan vorliegenden Kurbelwellenistposition eine ausgewählt und die Kurbelwellenistposition auf diese eingestellt werden. Das Auswählen der Kurbelwellensollposition aus den mehreren Kurbelwellensollpositionen erfolgt beispielsweise derart, dass die der Kurbelwellenistposition nächstliegende der Kurbelwellensollpositionen oder die in Drehrichtung der Kurbelwelle der Kurbelwellenistposition unmittelbar nachfolgende Kurbelwellensollposition ausgewählt wird.
  • Alternativ kann die Kurbelwellensollposition jedoch auch in Abhängigkeit der wenigstens einen Zustandsgröße der Hybridantriebseinrichtung ermittelt werden. Das bedeutet, dass die Kurbelwellensollposition anhand einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle aus der Zustandsgröße bestimmt wird. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass auf die vorstehend beschriebene Art und Weise zunächst eine Kurbelwellensollposition aus mehreren Kurbelwellensollpositionen ausgewählt wird und die ausgewählte Kurbelwellensollposition anschließend mithilfe eines Korrekturwerts korrigiert wird, welcher aus der wenigstens einen Zustandsgröße der Hybridantriebseinrichtung ermittelt wird, insbesondere auf die vorstehend beschriebene Art und Weise unter Anwendung der mathematischen Beziehung, des Kennfelds und/oder der Tabelle. Auf diese Art und Weise kann der Startvorgang der Brennkraftmaschine ideal an den momentanen Zustand der Hybridantriebseinrichtung angepasst werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als Zustandsgröße eine Motortemperatur der Brennkraftmaschine verwendet wird. Von der Motortemperatur hängen zahlreiche weitere Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine ab, beispielsweise eine Viskosität eines Schmiermittels sowie tribologische Eigenschaften des Kolbens und des Zylinders und mithin die in der Brennkraftmaschine auftretende Reibung. Die ideale Kurbelwellensollposition, bei deren Verwendung der oder die Komfortparameter besonders vorteilhaft beeinflusst werden können, hängt entsprechend in besonderem Maße von der Motortemperatur ab. Als Motortemperatur kann beispielsweise eine Kühlmitteltemperatur, eine Kurbelwellengehäusetemperatur oder dergleichen verwendet werden.
  • Schließlich kann im Rahmen einer besonders vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Motortemperatur mittels eines Temperatursensors gemessen wird. Das Messen der Motortemperatur ist besonders genau. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, die Motortemperatur mittels eines Modells zu modellieren, beispielsweise aus wenigstens einer weiteren Temperatur, insbesondere der Außentemperatur.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Hybridantriebseinrichtung über eine Brennkraftmaschine sowie eine elektrische Maschine verfügt, und wobei in einer ersten Betriebsart eine Kurbelwellenistposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vor einem Startvorgang der Brennkraftmaschine zum Vermeiden von Vibrationen während des Startvorgangs gezielt auf eine Kurbelwellensollposition eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Hybridantriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, für ein während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs erfolgendes Abstellen der Brennkraftmaschine bei einer über einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegenden Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine zweite Betriebsart durchzuführen, in der das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor dem Startvorgang unterbleibt.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Hybridantriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Hybridantriebseinrichtung als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • 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 Kraftfahrzeugs mit einer Hybridantriebseinrichtung.
  • Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Hybridantriebseinrichtung 2. Die Hybridantriebseinrichtung 2 weist eine Brennkraftmaschine 3 als erstes Antriebsaggregat und eine elektrische Maschine 4 als zweites Antriebsaggregat auf. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 4 als Starter-Generator, insbesondere als riemengetriebener Starter-Generator, ausgebildet. Zu diesem Zweck ist die elektrische Maschine 4 mittels eines Riementriebs 5 mit der Brennkraftmaschine 3 wirkverbunden, insbesondere permanent. Die elektrische Maschine 4 kann jedoch auch zumindest zeitweise unmittelbar mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 3 wirkverbunden sein, also beispielsweise als Kurbelwellen-Startergenerator vorliegen.
  • Der Brennkraftmaschine 3 ist zudem ein separater Starter 6 zugeordnet, der in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Ritzelstarter vorliegt. Die Brennkraftmaschine 3 ist über ein Getriebe 7, welches bevorzugt als Mehrganggetriebe vorliegt, mit weiteren Bereichen eines hier nicht weiter dargestellten Antriebstrangs des Kraftfahrzeugs 1 wirkverbunden. In der Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 3 und dem Getriebe 7 kann zudem eine Kupplung, insbesondere eine Anfahrkupplung, vorliegen. Die Kupplung kann alternativ in das Getriebe 7 integriert sein.
  • Die elektrische Maschine 4 ist in der hier dargestellten Ausführungsform über eine Anschlussleitung 8 elektrisch mit einem hier lediglich angedeuteten Bordnetz 9 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden. Das Bordnetz 9 weist mindestens einen Energiespeicher 10, in der hier dargestellten Ausführungsform mehrere Energiespeicher 10 und 11, auf. Die Energiespeicher 10 und 11 sind über einen Wandler 12 miteinander verbunden. Beispielsweise liegt der Energiespeicher 10 als Hochvoltbatterie und der Energiespeicher 11 als Niedervoltbatterie vor. Entsprechend ist der Wandler 12 als Spannungswandler ausgestaltet, über welchen die Energiespeicher 10 und 11 elektrisch miteinander verbunden sind beziehungsweise miteinander verbunden werden können.
  • Die Hochvoltbatterie arbeitet bei einer höheren Spannung als die Niedervoltbatterie. Beispielsweise arbeitet die Hochvoltbatterie bei mindestens 48 Volt und die Niedervoltbatterie bei höchstens 12 Volt. An den Energiespeicher 11 kann wenigstens ein weiterer Verbraucher 13 elektrisch angeschlossen sein. Bevorzugt dient der Energiespeicher 10 dem Betreiben der elektrischen Maschine 4 und der Energiespeicher 11 dem Betreiben des Verbrauchers 13. Ist lediglich der eine Energiespeicher 10 vorgesehen, so dient dieser sowohl dem Betreiben der elektrischen Maschine 4 als auch des Verbrauchers 13.
  • Während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 kann das von der Hybridantriebseinrichtung 2 bereitgestellte Antriebsdrehmoment, welches dem Antreiben des Kraftfahrzeugs 1 dient, zumindest zeitweise von der Brennkraftmaschine 3 und der elektrischen Maschine 4 gemeinsam erzeugt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Antriebsdrehmoment allein mithilfe der elektrischen Maschine 4 bereitgestellt wird, insbesondere falls der Energiespeicher 10 einen ausreichenden Ladestand aufweist. Kann das Kraftfahrzeug 1 allein mittels der elektrischen Maschine 4 angetrieben werden oder ist aufgrund äußerer Umstände beispielsweise ein Segeln des Kraftfahrzeugs 1 möglich, so ist es bevorzugt vorgesehen, die Brennkraftmaschine 3 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs abzustellen.
  • Um für Insassen des Kraftfahrzeugs 1 einen möglichst hohen Fahrkomfort bereitzustellen, ist es in einer ersten Betriebsart vorgesehen, eine Kurbelwellenistposition der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 3 vor einem auf das Abstellen folgenden Startvorgang der Brennkraftmaschine 3 zum Vermeiden von Vibrationen während des Startvorgangs gezielt auf eine Kurbelwellensollposition einzustellen. Die erste Betriebsart wird dabei beispielsweise durchgeführt, solange die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 kleiner ist als ein Geschwindigkeitsschwellenwert.
  • Überschreitet dagegen die Fahrgeschwindigkeit den Geschwindigkeitsschwellenwert, so wird von der ersten Betriebsart auf eine zweite Betriebsart umgeschaltet. In dieser unterbleibt das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor dem Startvorgang der Brennkraftmaschine 3. Dies kann erfolgen, weil aufgrund der Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 ohnehin auftretende Schallemissionen und/oder Vibrationen den Startvorgang der Brennkraftmaschine 3 kaschieren können. Weil für das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition ein nicht unerheblicher Energieaufwand notwendig ist, kann durch den Wechsel in die zweite Betriebsart eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs sowie der Schadstoffemissionen der Hybridantriebseinrichtung 2 erzielt werden.
  • Liegt die zweite Betriebsart vor, ist das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition also bislang unterblieben, und erreicht oder unterschreitet die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Geschwindigkeitsuntergrenze, so wird aus der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart umgeschaltet und das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition durchgeführt, insbesondere nachgeholt. Die Geschwindigkeitsuntergrenze ist dabei kleiner gewählt als der Geschwindigkeitsschwellenwert. Alternativ entspricht er diesem.
  • Während es selbstverständlich vorgesehen sein kann, dass die Kurbelwellensollposition konstant gewählt wird, so wird sie bevorzugt in Abhängigkeit von wenigstens einer Zustandsgröße der Hybridantriebseinrichtung 2 ermittelt. Als Zustandsgröße wird dabei zum Beispiel eine Motortemperatur der Brennkraftmaschine 3 herangezogen, welche insbesondere mithilfe eines hier nicht dargestellten Temperatursensors gemessen wird. Durch das Anpassen der Kurbelwellensollposition auf den momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 3 durch die Verwendung des Zustandsparameters, kann der Komfort von Insassen des Kraftfahrzeugs 1 während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine 3 weiter verbessert werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (1), die über eine Brennkraftmaschine (3) sowie eine elektrische Maschine (4) verfügt, wobei in einer ersten Betriebsart eine Kurbelwellenistposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (3) vor einem Startvorgang der Brennkraftmaschine (3) zum Vermeiden von Vibrationen während des Startvorgangs gezielt auf eine Kurbelwellensollposition eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für ein während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) erfolgendes Abstellen der Brennkraftmaschine (3) bei einer über einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegenden Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) eine zweite Betriebsart durchgeführt wird, in der das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor dem Startvorgang unterbleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Kurbelwellenistposition in der ersten Betriebsart während eines dem Startvorgang vorhergehenden Auslaufens der Brennkraftmaschine (3) und/oder bei abgestellter Brennkraftmaschine (3) und/oder unmittelbar vor dem Startvorgang durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstellen der Brennkraftmaschine (3) für ein Segeln des Kraftfahrzeugs (1) vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Kurbelwellenistposition mittels der elektrischen Maschine (4) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart umgeschaltet und die Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition eingestellt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) eine Geschwindigkeitsuntergrenze erreicht oder unterschreitet, wobei die Geschwindigkeitsuntergrenze kleiner gewählt ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert oder diesem entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startvorgang der Brennkraftmaschine (3) mittels der elektrischen Maschine (4) und/oder eines Starters (6) durchgeführt wird, wobei der Startvorgang in der zweiten Betriebsart auch bei Abweichung der Kurbelwellenistposition von der Kurbelwellensollposition erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwellensollposition konstant ist oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Zustandsgröße der Hybridantriebseinrichtung (2) ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsgröße eine Motortemperatur der Brennkraftmaschine (3) verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motortemperatur mittels eines Temperatursensors gemessen wird.
  10. Hybridantriebseinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hybridantriebseinrichtung (2) über eine Brennkraftmaschine (3) sowie eine elektrische Maschine (4) verfügt, und wobei in einer ersten Betriebsart eine Kurbelwellenistposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (3) vor einem Startvorgang der Brennkraftmaschine (3) zum Vermeiden von Vibrationen während des Startvorgangs gezielt auf eine Kurbelwellensollposition eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridantriebseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, für ein während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs (1) erfolgendes Abstellen der Brennkraftmaschine (3) bei einer über einen Geschwindigkeitsschwellenwert liegenden Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) eine zweite Betriebsart durchzuführen, in der das Einstellen der Kurbelwellenistposition auf die Kurbelwellensollposition vor dem Startvorgang unterbleibt.
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