DE102016217548A1 - Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hybridantriebsvorrichtung einen Verbrennungsmotor und eine mit diesem gekoppelte elektrische Maschine umfasst. Bei einem negativen Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs wird das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht, so dass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor erfolgt. Bei einem positiven Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs wird das Drehmoment der elektrischen Maschine verringert, so dass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung eines negativen Drehmomenteingriffs in einer Hybridantriebsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug.
  • Fahrzeuge mit Hybridantrieb sind bekannt. Üblicherweise umfasst ein Hybridantrieb einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine. Bekannt sind diverse Betriebsstrategien für einen solchen Hybridantrieb. Beispielsweise wird die elektrische Maschine zum Hochladen eines Energiespeichers verwendet. Bei anderen Hybridantrieben ist die elektrische Maschine über eine Kupplung mit dem Verbrennungsmotor verbunden, so dass ein rein elektrisches oder rein verbrennungsmotorisches Fahren oder eine Kombination möglich ist. Wiederum ist bekannt die elektrische Maschine als Kurbelwellen-Starter-Generator einzusetzen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, sodass in einfacher Art und Weise ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung angegeben wird, sodass die Nachteile des Stands der Technik, wie beispielsweise erhöhter Brennstoffverbrauch, Verschlechterung des Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors und erhöhter Ausstoß von Emissionen überwunden werden. Des Weiteren soll auch eine Vorrichtung angegeben werden, mit der das genannte Verfahren ausgeführt werden kann.
  • Der Erfindung liegen folgende Kenntnisse zugrunde. Bei einem Hybridantrieb, wird üblicherweise die elektrische Maschine zum Hochladen eines Energiespeichers verwendet. Dazu wird die elektrische Maschine als Generator betrieben. Je nach Bedarf kann die elektrische Maschine so betrieben werden, dass sie bis an ihre generatorische maximale Leistung gelangt. In solchen Situationen wird das elektrische Maschinendrehmoment mit maximal negativem Drehmoment betrieben. Wenn die elektrische Maschine im Generatormodus betrieben wird, stellt der Verbrennungsmotor das Drehmoment zur Ausführung eines Fahrerwunsches sowie das Ladedrehmoment für das Hochladen des Energiespeichers alleine zur Verfügung. Beispielsweise werden negative Drehmomenteingriffe (z.B. Schalteingriffe für Hochschaltungen) von der elektrischen Maschine während solchen Ladevorgängen nicht unterstützt, da sie schon im maximal negativen Drehmomentanschlag betrieben wird. In solchen Situationen werden Schalteingriffe üblicherweise durch die Verbrennungsmotor-Stellmöglichkeiten ausgeführt. Diese sind beispielsweise Zündwinkelspätziehung oder Einzelzylinderausblendung. Durch diese Effekte der Verbrennungsmotor-Stellmöglichkeiten kann sich der Verbrauch des Verbrennungsmotors erhöhen, der Wirkungsgrad verschlechtern oder zusätzlich sich die Emissionsrate erhöhen. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hybridantriebsvorrichtung einen Verbrennungsmotor und eine mit diesem gekoppelte elektrische Maschine umfasst. Bei einem negativen Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs wird das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht, sodass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor erfolgt. Bei einem positiven Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs wird das Drehmoment der elektrischen Maschine verringert, sodass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor erfolgt. Vorteilhaft ist die elektrische Maschine direkt mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Drehmomenteingriffe während des Fahrbetriebs, zum Beispiel Schalteingriffe für Hochschaltungen, von der elektrischen Maschine ohne Unterstützung des Verbrennungsmotors umgesetzt. Im Fahrbetrieb wird die elektrische Maschine zum Laden des Energiespeichers der Hybridantriebsvorrichtung verwendet. Bei einem negativen Drehmomenteingriff wird das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht und von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor übertragen, wo es von diesem zugkraftneutral abgebaut wird. Der Drehmomenteingriff wird somit allein durch eine Potenzialverschiebung oder Drehmomenterhöhung der elektrischen Maschine umgesetzt. Somit können negative Drehmomenteingriffe die in herkömmlicher Weise allein durch die Verbrennungsmotorstellmöglichkeiten betrieben werden, entfallen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Freisetzung von Emissionen reduziert und der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors durch negative Drehmomenteingriffe nicht verschlechtert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann für verschiedene Situationen angewendet werden, bei denen ein Drehmomenteingriff mittels eines Drehmomentübertrags von der elektrischen Maschine erfolgen kann, beispielsweise bei einer Rückschaltung, TippIn, TippOut, oder sonstige Eingriffe dieser Art. Bei Rückschaltungen können positive wie negative Drehmomenteingriffe erfolgen. Bei negativen Drehmomenteingriffen erfolgt erfindungsgemäß ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor, wobei das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht wird.
  • Bei Schaltungen die einen positiven Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs erfordern, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine verringert, so dass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor erfolgt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die elektrische Maschine am maximal positiven Drehmomentanschlag (Boosten) ist. Dann wird das Drehmoment entsprechend verringert, um einen positiven Drehmomenteingriff zu stellen.
  • Die mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte elektrische Maschine wird bis zur Änderung ihres Drehmoments für einen Drehmomenteingriff als Generator betrieben und lädt einen Energiespeicher der Hybridantriebsvorrichtung. Die elektrische Maschine befindet sich in einem Lademodus oder in einem generatorischen Betrieb. Vor der Änderung des Drehmoments kann die elektrische Maschine mit einem negativen maximalen Drehmoment betrieben werden. Ausgehend von diesem Zustand, nämlich dem Lademodus oder generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine gemäß des negativen oder positiven Drehmomenteingriffs erhöht oder verringert, so dass ein Drehmomentübertrag auf den Verbrennungsmotor erfolgt.
  • Das Verfahren sieht in einer vorteilhaften Weiterentwicklung vor, dass die elektrische Maschine in einen Drehmoment-Potenzialvorhalt versetzt wird. In dieser vorteilhaften Weiterbildung wird zum Zeitpunkt der Vorankündigung für beispielsweise eine Hochschaltung das Ladedrehmoment der elektrischen Maschine kurzzeitig auf das notwendige Drehmoment-Potenzial erhöht. Die elektrische Maschine wird in einen notwendigen Drehmoment-Potenzialvorhalt versetzt. Vorzugsweise wird das Drehmoment an der elektrischen Maschine auf einen Wert von ungefähr 0 Nm eingestellt. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich, das Drehmoment der elektrischen Maschine bis zum maximalen positiven Drehmomentanschlag zu erhöhen, sofern das maximale Drehmoment-Potenzial an der elektrischen Maschine bereitgestellt werden soll. Entsprechendes gilt bei einem positiven Drehmomenteingriff, wobei das Drehmoment der elektrischen Maschine verringert wird.
  • Eine andere vorteilhafte Weiterentwicklung sieht vor, dass in dem Verfahren ein notwendiges Drehmoment-Potenzial für den negativen oder positiven Drehmomenteingriff frühzeitig erkannt wird. Durch ein frühzeitiges Erkennen eines notwendigen Drehmoment-Potenzials kann die elektrische Maschine kurzfristig während des Fahrbetriebs aus ihrem Zustand zum Laden des Energiespeichers in einen Potenzialvorhalt versetzt werden. Durch diese Maßnahme bleibt der Verbrennungsmotor in seinem optimalen Betriebspunkt, das heißt der Verbrennungsmotor kann weiter mit optimalem Wirkungsgrad betrieben werden. Durch das frühzeitige Erkennen einer Anforderung eines negativen oder positiven Drehmomenteingriffs wird die Verschiebung des Drehmomentpotenzials an der elektrischen Maschine gewährleistet, sodass ein Drehmomentübertrag auf den Verbrennungsmotor erfolgen kann.
  • In einer anderen vorteilhaften Weiterentwicklung zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass die elektrische Maschine die Drehmoment-Potenzialverschiebung durch Energierückgewinnung umsetzt, wobei auf die Unterstützung des Verbrennungsmotors im Wesentlichen verzichtet wird. Durch die Umsetzung der Drehmoment-Potenzialverschiebung, zum Beispiel eines Schalteingriffs bei Hochschaltungen, durch Energierückgewinnung, kann auf die herkömmlichen Verbrennungsmotor-Stellmöglichkeiten verzichtet werden. Sofern das Drehmoment-Potenzial der elektrischen Maschine nicht ausreichend sein sollte, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass ein herkömmlicher Drehmomentübertrag durch Zündwinkelspätziehung oder Einzelzylinderausblendung, zusätzlich vorgesehen werden kann.
  • Zur Überwachung eines Drehmomenteingriffs in einer Hybridantriebsvorrichtung, welche einen Verbrennungsmotor und eine mit diesem gekoppelte elektrische Maschine umfasst, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Überwachung eines Drehmomenteingriffs angegeben. Die Vorrichtung ist derart eingerichtet, dass bei einem negativen Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs, das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht wird, oder bei einem positiven Drehmomenteingriffs während des Fahrbetriebs, das Drehmoment der elektrischen Maschine verringert wird, sodass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor erfolgt. Durch Überwachung der Notwendigkeit eines Drehmomenteingriffs, zum Beispiel Erkennen eines Fahrerwunsches wonach eine Hochschaltung eingeleitet werden soll, kann die elektrische Maschine so gesteuert werden, dass der mit einer elektrischen Maschine gekoppelte Verbrennungsmotor in seinem optimalen Betriebszustand bleibt. Bei einem negativen Drehmomenteingriff wird dann das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht und von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor übertragen, wo es von diesem zugkraftneutral abgebaut wird. Entsprechendes gilt für einen positiven Drehmomenteingriff. Der Drehmomenteingriff wird somit allein durch eine Potenzialverschiebung oder Drehmomenterhöhung/verringerung der elektrischen Maschine umgesetzt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Überwachungsvorrichtung zum frühzeitigen Erkennen eines notwendigen Drehmoment-Potentials für den Drehmomenteingriff auf. Die Überwachungsvorrichtung kann Teil einer Steuerung sein oder mit dieser gekoppelt sein. Die Überwachungsvorrichtung erkennt frühzeitig, dass die elektrische Maschine aus ihrem Zustand zum Laden des Energiespeichers in einen Potentialvorhalt versetzt werden soll. Von der Überwachungsvorrichtung werden entsprechende Signale an die Steuerung weitergegeben. Durch das frühzeitige Erkennen einer Anforderung eines negativen oder positiven Drehmomenteingriffs durch die Überwachungsvorrichtung wird die Verschiebung des Drehmomentpotenzials an der elektrischen Maschine gewährleistet, sodass ein Drehmomentübertrag auf den Verbrennungsmotor erfolgen kann. Durch diese Maßnahme bleibt der Verbrennungsmotor in seinem optimalen Betriebspunkt, das heißt der Verbrennungsmotor kann weiter mit optimalem Wirkungsgrad betrieben werden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, angegeben zum Anwenden des Verfahrens zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung. Das Kraftfahrzeug kann eine Vorrichtung zur Überwachung eines Drehmomenteingriffs in einer Hybridantriebsvorrichtung enthalten. Die Hybridantriebsvorrichtung des Kraftfahrzeugs weist dabei einen Verbrennungsmotor und eine mit diesem gekoppelte elektrische Maschine auf.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im Folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
  • 1: schematischer Aufbau einer Hybridantriebsvorrichtung;
  • 2a: Drehmomentverlauf einer elektrischen Maschine bei einer Hochschaltung während des Ladens nach dem Stand der Technik;
  • 2b: Drehmomentverlauf eines Verbrennungsmotors bei der Hochschaltung aus 2a nach dem Stand der Technik;
  • 2c: Drehzahl während des Schaltablaufs aus 2a,2b nach dem Stand der Technik;
  • 3a: Drehmomentverlauf einer elektrischen Maschine bei einer Hochschaltung;
  • 3b: Drehmomentverlauf eines Verbrennungsmotors bei der Hochschaltung aus 3a;
  • 3c: Drehzahl während des Schaltablaufs aus 3a,3b.
  • In 1 ist der Aufbau einer Hybridantriebsvorrichtung 1 schematisch gezeigt. Die Hybridantriebsvorrichtung 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2, eine elektrische Maschine 3, die über eine Kupplung 4 mit einem Getriebe 5 verbunden ist. Die elektrische Maschine 3 lädt einen Energiespeicher 7 über Leistungselektronik 6. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 miteinander gekoppelt.
  • Im Fahrbetrieb wird die elektrische Maschine 3 als Generator betrieben und lädt den Energiespeicher 7 auf. Eine in der Figur nicht gezeigte Motorsteuerung sendet Steuersignale an den Verbrennungsmotor 2 und empfängt von diesem Messsignale, die die Motordrehzahl, das Motordrehmoment und weitere Messgrößen umfassen können. Des Weiteren empfängt das Motorsteuergerät Signale von einem Gaspedal mit welchem dem Motorsteuergerät die Drehmomentanforderung eines Fahrerwunsches übermittelt wird.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 5 ein automatisches Getriebe. Das Getriebe 5 weist ein Getriebesteuergerät auf, welches bei einer Hochschaltung in einen höheren Gang einen negativen Drehmomenteingriff auf das Motorsteuergerät ausübt, um die Drehzahl des Motors beim Hochschalten kurzzeitig zu erniedrigen, bis der höhere Gang eingelegt worden ist. Eine Überwachungsvorrichtung 8 zum frühzeitigen Erkennen eines negativen Drehmomenteingriffs kann vorgesehen sein, wonach erfindungsgemäß eine Verschiebung eines Drehmoment-Potenzials an der elektrischen Maschine 3 gewährleistet werden kann (dies ist mit der gestrichelten Linie angedeutet).
  • 2a zeigt den Drehmomentverlauf einer elektrischen Maschine 3 nach dem Stand der Technik. Es wird das Drehmoment während einer Hochschaltung gezeigt. Bei elektrischen Maschinen 3, die an den Verbrennungsmotor 2 gekoppelt sind, wird die elektrische Maschine 3 als Generator betrieben, um den Energiespeicher 7 aufzuladen. Das Hochschalten erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik ohne Änderung des Drehmoments der elektrischen Maschine 3. Die elektrische Maschine 3 ist im generatorischen Betrieb.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf der y-Achse das Drehmoment EM der elektrischen Maschine angegeben und auf der x-Achse der Zeitverlauf. Das Drehmoment EM der elektrischen Maschine reicht von einem negativen minimalen Drehmoment EM-min bis hin zu einem maximalen Drehmoment EM-max. Ist das Drehmoment EM der elektrischen Maschine 3 negativ, wird sie als Generator betrieben und lädt den Energiespeicher 7 auf. Ist das Drehmoment EM der elektrischen Maschine positiv, wird sie als Elektromotor betrieben. Im Fahrbetrieb ist das Drehmoment EM der elektrischen Maschine 3 zunächst Null und ändert sich entsprechend des Solldrehmoments EMS der elektrischen Maschine 3 bis zu einem minimalen Drehmoment EM-min. Wird die elektrische Maschine 3 bis an die generatorische maximale Leistung betrieben, wird ihr Solldrehmoment EMS maximal negativ. Zu einem bestimmten Zeitpunkt SA erfolgt eine Schaltankündigung gemäß derer die Hochschaltung erfolgen soll. Gemäß dem Stand der Technik wird die elektrische Maschine 3 auch nach dem Zeitpunkt SA der Schaltankündigung als Generator betrieben.
  • 2b zeigt den Drehmomentverlauf des Verbrennungsmotors 2 bei der Hochschaltung der 2a, wie bekannt aus dem Stand der Technik. Zum Zeitpunkt SA erfolgt die Schaltankündigung, gemäß derer eine Hochschaltung HS erfolgen soll. Dafür ist ein negativer Drehmomenteingriff nötig. Das Getriebesteuergerät übermittelt ein Signal an die Motorsteuerung, wonach diese die Drehzahl während des Hochschaltens HS erniedrigt, um einen höheren Gang einzulegen, vgl. auch 2c. Wie aus 2a ersichtlich, wird die elektrische Maschine 3 schon auf einem negativen maximalen Drehmoment EM-min betrieben. Somit muss bei einem solchen Schalteingriff SE der negative Drehmomenteingriff vom Verbrennungsmotor 2 ausgeführt werden. Im Stand der Technik erfolgt dies durch die Verbrennungsmotor-Stellmöglichkeiten. Das Drehmoment VM-L aufgrund der Luftregulierung bleibt unverändert während der Hochschaltung HS.
  • Zunächst wird das Drehmoment VM des Verbrennungsmotors 2 über einen Zündwinkeleingriff ZWE oder Zündwinkelspätziehung verringert. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 sinkt ab bis auf einen minimalen Wert, der mittels eines Zündwinkeleingriffs ZWE erreicht werden kann. Ab einer Drehmomentschwelle für die Einzelzylinderausblendung S-EZA setzt eine Einzelzylinderausblendung EZA ein, wonach das Drehmoment VM des Verbrennungsmotors noch weiter reduziert wird. Für das Durchführen der Einzelzylinderausblendung EZA wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 durch einen Schalteingriff vom Getriebe 5 verändert. Nach erfolgter Schaltung in einen höheren Gang steigt das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 wieder an, bis es einen Wert erreicht, der ausreichend ist um das Ladedrehmoment zu kompensieren.
  • 2c zeigt die Drehzahl RPM des Verbrennungsmotors 2 während der Hochschaltung in 2a und 2b. Die Drehzahl RPM1 des Verbrennungsmotors 2 steigt in einem Gang bis zu einem bestimmten Wert an. Zum Zeitpunkt SA der Schaltankündigung für die Hochschaltung HS steigt die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 weiter an und wird dann durch einen Schalteingriff SE vom Getriebe 5 zunächst verkleinert, bis der höhere Gang eingelegt ist. Die Drehzahl RPM2 im höheren Gang steigt wieder an, um den Fahrerwunsch FW zu erfüllen.
  • Die 3a, 3b, 3c zeigen eine Hochschaltung gemäß der Erfindung. Der Energiespeicher 7 wird von der elektrische Maschine 3, die zunächst als Generator betrieben wird, geladen. 3a zeigt das Drehmoment EM der elektrischen Maschine 3 zunächst auf 0 sukzessive sinkend bis zu einem minimalen Drehmoment EM-min der elektrischen Maschine 3. Die elektrische Maschine 3 wird zunächst als Generator betrieben. Zum Zeitpunkt SA erfolgt eine Schaltankündigung, gemäß derer eine Hochschaltung HS erfolgen soll. Dafür ist ein negativer Drehmomenteingriff nötig.
  • Das Drehmoment EM der elektrische Maschine 3 zum Zeitpunkt SA wird erhöht. Die elektrische Maschine 3 wird in einen notwendigen Drehmoment-Potenzialvorhalt versetzt. Das Ladedrehmoment der elektrischen Maschine 3 wird kurzzeitig auf das notwendige Drehmoment-Potenzial gebracht. Es ist vorteilhaft das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 auf 0 Nm hochzuheben. Für ein maximales Potenzial wird das Ladedrehmoment bis in den positiven Drehmomentanschlag gebracht, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Das Drehmoment EM der elektrischen Maschine 3 kann, falls erforderlich, bis zum maximalen positiven Drehmomentanschlag EM-max erhöht werden. Durch diese Maßnahme bleibt der Verbrennungsmotor 2 in seinem optimalen Betriebspunkt und wird mit optimalem Wirkungsgrad betrieben.
  • Während des Schaltablaufs für die Hochschaltung HS, der zum Zeitpunkt SA der Schaltankündigung beginnt, wird das Drehmoment EM der elektrischen Maschine 3 zunächst im positiven Bereich gehalten, die elektrische Maschine 3 wird als Elektromotor betrieben und es erfolgt ein Drehmomentübertrag auf den Verbrennungsmotor 2, der das Ladedrehmoment zugkraftneutral abbaut. Durch diese Potenzialverschiebung kann die elektrische Maschine 3 ohne Mithilfe des Verbrennungsmotors 2 den Schalteingriff SE durch Energierückgewinnung umsetzen. Beim Schalten in den nächsthöheren Gang sinkt das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 kurzzeitig wieder auf ein maximal negatives Drehmoment EM-min, in dieser Zeit wird die elektrische Maschine 3 als Generator betrieben und erzeugt das notwendige Ladedrehmoment. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass beispielsweise bei einem nächsten Schalteingriff SE das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Drehmoment des Schalteingriffs und dem minimalen Drehmoment EM-min der elektrischen Maschine 3 weniger als das maximal negative Drehmoment EM-min ist. Nachdem der nächsthöhere Gang eingelegt wurde, steigt das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 wieder an. Das Drehmoment EM der elektrischen Maschine 3 gelangt wieder in den positiven Bereich, die elektrische Maschine 3 wird als Elektromotor betrieben und es erfolgt ein Drehmomentübertrag auf den Verbrennungsmotor 2. Das Drehmoment VM des Verbrennungsmotors 2 steigt wieder an und das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 sinkt, bis eine Gegenkompensation eintritt, so dass die Summe der Drehdrehmomente den Fahrerwunsch FW erfüllen.
  • Die elektrische Maschine 3 übernimmt somit den negativen Drehmomenteingriff und überträgt das Drehmoment EM auf den Verbrennungsmotor 2, der das Ladedrehmoment zugkraftneutral abbaut. Nachdem der Gang eingelegt wurde, sinkt das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 wieder bis auf ein maximal negatives Drehmoment EM-min. Die elektrische Maschine 3 wird wieder im Lademodus betrieben, um den Energiespeicher 7 aufzuladen.
  • Die elektrische Maschine 3 kann die Drehmoment-Potenzialverschiebung durch Energierückgewinnung umsetzen, wobei auf die Unterstützung des Verbrennungsmotors 2 in diesem Ausführungsbeispiel verzichtet wird. Auf die herkömmlichen Verbrennungsmotor-Stellmöglichkeiten, wie bei 2a–2c, wird verzichtet.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das notwendige Drehmoment-Potenzial frühzeitig erkannt wird, beispielsweise durch eine Überwachungsvorrichtung 8. Dann wird die elektrische Maschine 3, wie bei 3b beschrieben, kurzfristig während des Fahrbetriebs aus ihrem Zustand zum Laden des Energiespeichers 7 in einen Potenzialvorhalt versetzt. Durch das frühzeitige Erkennen der Anforderung eines negativen Drehmomenteingriffs wird die Verschiebung des Drehmoment-Potenzials an der elektrischen Maschine 3 gewährleistet, sodass der Drehmomentübertrag auf den Verbrennungsmotor 2 sicher erfolgt. Die Überwachungsvorrichtung 8 kann Teil einer Steuerung sein, beispielsweise der Getriebesteuerung. Es ist jedoch auch möglich, die Überwachungsvorrichtung 8 zum frühzeitigen Erkennen eines notwendigen Drehmoment-Potenzials mit der Steuerung bzw. einem Steuergerät der Hybridantriebsvorrichtung 1 zu koppeln.
  • 3b zeigt nun den Drehmomentverlauf des Verbrennungsmotors 2 während der Hochschaltung HS aus 3a mit Unterstützung der elektrischen Maschine 3 gemäß der Erfindung. Zunächst ist das Drehmoment VM des Verbrennungsmotors 2 wie im Stand der Technik: der Verbrennungsmotor 2 kompensiert das Ladedrehmoment der elektrischen Maschine 3, während diese im maximal negativen Drehmoment EM-min betrieben wird und den Energiespeicher 7 auflädt. Zum Zeitpunkt SA der Schaltankündigung, sinkt das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 aufgrund des Zündwinkeleingriffs VM-ZW parallel zum Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 aufgrund von Luftregulierung VM-L wegen der Drehmoment-Potenzialverschiebung zwischen Verbrennungsmotor 2 und der elektrischen Maschine 3, wobei der negative Drehmomenteingriff allein von der elektrischen Maschine 3 ausgeführt wird. Es ist nicht mehr nötig durch Zündwinkeleingriffe ZWE oder Einzelzylinderausblendung EZA das Drehmoment VM des Verbrennungsmotors 2 zu verändern. Nach erfolgter Schaltung steigt das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 wieder an bis das Ladedrehmoment für die elektrische Maschine 3 zugkraftneutral gegenkompensiert wird.
  • 3c zeigt die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 während der Hochschaltung HS. 3c zeigt die gleiche Änderung in der Drehzahl wie 2c. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist zumindest gezeigt, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors genauso wie im Stand der Technik bleibt, jedoch müssen keine Zündwinkelspätziehung oder Einzelzylinderausblendung ausgeübt werden, um einen Schalteingriff durchzuführen.
  • Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebenen Maßnahmen ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung angegeben wird, durch welches in einfacher Art und Weise beim Erkennen eines Fahrerwunsches, wonach beispielsweise eine Hochschaltung eingeleitet werden soll, die elektrische Maschine so gesteuert werden kann, dass der mit einer elektrischen Maschine gekoppelte Verbrennungsmotor in seinem optimalen Betriebszustand bleibt. Bei einem negativen Drehmomenteingriff, beispielsweise bei einer Hochschaltung, wird dann das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht und von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor übertragen, wo es von diesem zugkraftneutral abgebaut wird. Der Drehmomenteingriff wird somit allein durch eine Potenzialverschiebung oder Drehmomenterhöhung der elektrischen Maschine umgesetzt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridantriebsvorrichtung
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    elektrische Maschine
    4
    Kupplung
    5
    Getriebe
    6
    Leistungselektronik
    7
    Energiespeicher
    8
    Überwachungsvorrichtung
    EM
    Drehmoment der elektrischen Maschine
    VM
    Drehmoment des Verbrennungsmotors
    FW
    Fahrerwunsch
    EM-max
    Maximales Drehmoment der elektrischen Maschine
    EM-min
    Minimales Drehmoment der elektrischen Maschine
    EMS
    Solldrehmoment der elektrischen Maschine
    VM-L
    Drehmoment des Verbrennungsmotors aufgrund von Luftregulierung
    VM-ZW
    Drehmoment des Verbrennungsmotors aufgrund des Zündwinkeleingriffs
    VM-EZA
    Drehmoment des Verbrennungsmotors aufgrund von Einzelzylinderausblendung
    EZA
    Einzelzylinderausblendung
    S-EZA
    Drehmomentschwelle EZA
    SE
    Schalteingriff
    ZWE
    Zündwinkeleingriff
    SA
    Schaltankündigung
    HS
    Hochschaltung
    RPM1
    Drehzahl Gang
    RPM2
    Drehzahl höherer Gang

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hybridantriebsvorrichtung (1) einen Verbrennungsmotor (2) und eine mit diesem gekoppelte elektrische Maschine (3) umfasst dadurch gekennzeichnet, dass bei einem negativen Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs, das Drehmoment (EM) der elektrischen Maschine (3) erhöht wird, oder bei einem positiven Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs, das Drehmoment (EM) der elektrischen Maschine (3) verringert wird, so dass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine (3) auf den Verbrennungsmotor (2) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Verbrennungsmotor (2) gekoppelte elektrische Maschine (3) bis zur Änderung ihres Drehmoments (EM) als Generator betrieben wird zum Aufladen eines Energiespeichers (7) der Hybridantriebsvorrichtung (1).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Maschine (3) in einen Drehmoment-Potentialvorhalt versetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein notwendiges Drehmoment-Potential für den negativen oder positiven Drehmomenteingriff frühzeitig erkannt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) die Drehmoment-Potentialverschiebung durch Energierückgewinnung umsetzt, wobei auf die Unterstützung des Verbrennungsmotors (2) im Wesentlichen verzichtet wird.
  6. Vorrichtung zur Überwachung eines Drehmomenteingriffs in einer Hybridantriebsvorrichtung (1), wobei die Hybridantriebsvorrichtung (1) einen Verbrennungsmotor (2) und eine mit diesem gekoppelte elektrische Maschine (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass bei einem negativen Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs, das Drehmoment der elektrischen Maschine (3) erhöht wird, oder bei einem positiven Drehmomenteingriff während des Fahrbetriebs, das Drehmoment (EM) der elektrischen Maschine (3) verringert wird, so dass ein Drehmomentübertrag von der elektrischen Maschine (3) auf den Verbrennungsmotor (2) erfolgt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Überwachungsvorrichtung (8) zum frühzeitigen Erkennen eines notwendigen Drehmoment-Potentials für den Drehmomenteingriff aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 eingerichtet ist.
  9. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, zum Anwenden des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 umfassend, wobei das Kraftfahrzeug eine Hybridantriebsvorrichtung (1) aufweist, die einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrische Maschine (3) umfasst.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102005018437A1 (de) * 2005-04-21 2006-10-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Antriebs und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102015201269A1 (de) * 2015-01-26 2016-07-28 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs

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