DE102020208181A1 - Method for operating a hybrid vehicle during a special operating trip, control unit and hybrid vehicle - Google Patents

Method for operating a hybrid vehicle during a special operating trip, control unit and hybrid vehicle Download PDF

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Sergej Jakovlev
Tim Voeltz
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Volkswagen AG
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    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48Parallel type
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (100) in einer Sonderbetriebsart (SB), wobei das Hybridfahrzeug (100) einen Antriebsstrang (1) aufweist, der eine Verbrennungskraftmaschine (V), eine elektrische Maschine (E1, E2) und einen Abtrieb aufweist und der Antriebsstrang (1) eingerichtet ist, eine von der Verbrennungskraftmaschine (V) abgegebene Leistung (PVKM) auf den Abtrieb variabel zu übersetzen, wobei das Verfahren umfasst:
- Erfassen einer Antriebsleistungsanforderung (Pdes) zum Antreiben des Hybridfahrzeugs (100) gemäß einem Fahrerwunsch;
- Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (100) in einem für die Sonderbetriebsart (SB) optimierten Betriebsbereich (T); und
- Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes) mittels des Antriebsstrangs (100), wobei die Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereichs (T) betrieben wird.

Figure DE102020208181A1_0000
The present invention relates to a method for operating a hybrid vehicle (100) in a special operating mode (SB), the hybrid vehicle (100) having a drive train (1) comprising an internal combustion engine (V), an electrical machine (E1, E2) and a Has output and the drive train (1) is set up to variably translate a power (P VKM ) delivered by the internal combustion engine (V) to the output, the method comprising:
- Detecting a drive power requirement (P des ) for driving the hybrid vehicle (100) in accordance with a driver's request;
- Operating the internal combustion engine (100) in an operating range (T) optimized for the special operating mode (SB); and
- Implementation of the drive power requirement (P des ) by means of the drive train (100), the internal combustion engine (V) being operated within the optimized operating range (T).
Figure DE102020208181A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsbart, ein Steuergerät und ein Hybridfahrzeug.The invention relates to a method for operating a hybrid vehicle during a special operating mode, a control device and a hybrid vehicle.

US 6,359,404 B1 beschreibt eine Steuervorrichtung, die eine Vorrichtung zur Berechnung eines angeforderten Drehmoments, die ein zum Antrieb eines Hybridfahrzeugs angefordertes Drehmoment berechnet, und eine Drehmomentsteuervorrichtung, die ein von einem Motor erzeugtes Drehmoment und ein von einem Elektromotor des Hybridfahrzeugs erzeugtes Drehmoment auf der Grundlage des angeforderten Drehmoments steuert, aufweist. Die Drehmomentsteuervorrichtung steuert den Elektromotor so, dass er ein Drehmoment erzeugt, das durch Subtrahieren eines durch den Motor zu erzeugenden Drehmoments von dem angeforderten Drehmoment erhalten wird. Gemäß dieser Steuervorrichtung wird der Elektromotor so gesteuert, dass er das fehlende (Zusatz-)Drehmoment erzeugt, wenn eine Ansprechempfindlichkeit bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes schlecht ist und das vom Motor erzeugte Drehmoment niedriger als das angeforderte Drehmoment wird, und eine sanfte Beschleunigung des Fahrzeugs durchgeführt werden kann. Ferner kann die Drehmomentsteuereinrichtung eine Vorrichtung zur Begrenzung des Motordrehmoments umfassen, die das vom Motor zu erzeugende Drehmoment gemäß einer vorgegebenen Bedingung begrenzt. So kann die Vorrichtung zur Begrenzung des Motordrehmoments das vom Motor zu erzeugende Drehmoment begrenzen, wenn die Temperatur eines in der Auspuffanlage des Motors vorgesehenen Katalysators höher als eine vorbestimmte Temperatur ist. US 6,359,404 B1 describes a control device comprising a requested torque calculator that calculates a torque required to drive a hybrid vehicle, and a torque control device that controls a torque generated by a motor and a torque generated by an electric motor of the hybrid vehicle based on the requested torque , having. The torque control device controls the electric motor to generate a torque obtained by subtracting a torque to be generated by the motor from the requested torque. According to this control device, the electric motor is controlled so that it generates the missing (additional) torque when responsiveness to a change in the gear ratio of the transmission is poor and the torque generated by the motor becomes lower than the requested torque, and smooth acceleration of the Vehicle can be carried out. Furthermore, the torque control device can comprise a device for limiting the motor torque, which device limits the torque to be generated by the motor in accordance with a predetermined condition. Thus, the engine torque limiting device can limit the torque to be generated by the engine when the temperature of a catalytic converter provided in the exhaust system of the engine is higher than a predetermined temperature.

JP 2016037252A beschreibt ein Hybridfahrzeug mit einem Antriebssystem, das eine Verbrennungskraftmaschine und einen Motor aufweist. Eine erste Kupplung ist zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Motor vorgesehen. Ferner ist ein stufenloses Getriebe zwischen der Verbrennungskraftmaschine und Antriebsrädern vorgesehen. In dem Hybridfahrzeug sind ein Katalysator zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine und eine Katalysatoraufwärmsteuereinrichtung zur Erwärmung des Katalysators auf die Aktivierungstemperatur durch die Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. Die Katalysatoraufwärmsteuereinrichtung steuert das Motordrehmoment gemäß dem vom Fahrer geforderten Antriebsmoment während des Katalysatoraufwärmvorgangs, in dem das Hybridfahrzeug fährt, während die erste Kupplung in einen Schlupfzustand versetzt wird und der Katalysator zum Steuern des Motors aufgewärmt wird, und hält auch den Schlupfzustand der ersten Kupplung durch Drehzahlregelung des stufenlosen Getriebes aufrecht. JP 2016037252A describes a hybrid vehicle having a drive system that includes an internal combustion engine and a motor. A first clutch is provided between the internal combustion engine and the motor. Furthermore, a continuously variable transmission is provided between the internal combustion engine and drive wheels. In the hybrid vehicle, a catalyst for purifying the exhaust gases from the internal combustion engine and a catalyst warm-up control device for heating the catalyst to the activation temperature by the internal combustion engine are provided. The catalyst warm-up control means controls the engine torque according to the driving torque required by the driver during the catalyst warm-up operation in which the hybrid vehicle is running while the first clutch is slipped and the catalyst for controlling the engine is warmed up, and also maintains the slipped state of the first clutch by speed control of the continuously variable transmission upright.

JP4967898B2 beschreibt ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor mit einer Katalysatorvorrichtung, einen Generator, der Leistung durch die Leistung des Verbrennungsmotors erzeugen und eine Batterie mit der durch die Erzeugung erhaltenen Leistung laden kann, und einen Elektromotor, der Leistung in Abhängigkeit von der von der Batterie entladenen Entladeleistung abgeben kann, umfasst. Eine Steuervorrichtung für das Hybridfahrzeug umfasst ein erstes spezifisches Mittel zum Identifizieren der durch die Erzeugung während der Aufwärmphase der Katalysatorvorrichtung erhaltenen Leistung, ein erstes Einstellmittel zum Einstellen einer Obergrenze der Entladeleistung auf der Grundlage der identifizierten Leistung und ein erstes Steuermittel zum Steuern des Verbrennungsmotors und des Elektromotors derart, dass die Entladeleistung kleiner oder gleich der eingestellten Entladeleistungsgrenze wird. JP4967898B2 describes a hybrid vehicle that has an internal combustion engine having a catalytic device, a generator that can generate power by the power of the internal combustion engine and charge a battery with the power obtained by the generation, and an electric motor that can generate power depending on the discharge power discharged from the battery can deliver, includes. A control device for the hybrid vehicle comprises first specific means for identifying the power obtained by the generation during the warm-up phase of the catalytic converter device, first setting means for setting an upper limit of the discharge power on the basis of the identified power, and first control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor such that the discharge power is less than or equal to the set discharge power limit.

Bei bisherigen Katalysatorheizvorgängen durch Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufbetrieb oder durch Momentenband-Katalysatorheizen kann es zu vergleichsweise hohen Emissionswerten, vergleichsweise hohem Kraftstoffverbrauch und/oder vergleichsweise langen Heizvorgängen kommen. Ferner kann auch der Heizvorgang unterbrochen werden, wenn eine etwaige Fahrantriebsanforderung durch eine Betriebspunktverschiebung der Verbrennungskraftmaschine erfüllt werden muss.In previous catalyst heating processes by operating an internal combustion engine in idle mode or through torque band catalytic converter heating, comparatively high emission values, comparatively high fuel consumption and / or comparatively long heating processes can occur. Furthermore, the heating process can also be interrupted if a possible drive requirement has to be met by shifting the operating point of the internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren für das Betreiben von einem Hybridfahrzeug in Sonderbetriebsarten, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes Hybridfahrzeug bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an improved method for operating a hybrid vehicle in special operating modes, an improved control device and an improved hybrid vehicle.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, das Steuergerät nach Anspruch 9 und das Hybridfahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by the method according to claim 1, the control device according to claim 9 and the hybrid vehicle according to claim 10.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims and the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs in einer Sonderbetriebsart, wobei das Hybridfahrzeug einen Antriebsstrang aufweist, der eine Verbrennungskraftmaschine, eine elektrische Maschine und einen Abtrieb aufweist und der Antriebsstrang eingerichtet ist, eine von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Leistung auf den Abtrieb variabel zu übersetzen, wobei das Verfahren umfasst:

  • - Erfassen einer Antriebsleistungsanforderung zum Antreiben des Hybridfahrzeugs gemäß einem Fahrerwunsch;
  • - Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in einem optimierten Betriebsbereich; und
  • - Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung mittels des Antriebsstrangs, wobei die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs betrieben wird.
A first aspect of the present disclosure relates to a method for operating a hybrid vehicle in a special operating mode, the hybrid vehicle having a drive train that has an internal combustion engine, an electric machine and an output, and the drive train is set up to transfer power output by the internal combustion engine to the output to translate variably, the procedure comprising:
  • - Detecting a drive power request for driving the hybrid vehicle according to a driver's request;
  • - Operating the internal combustion engine in an optimized operating range; and
  • Implementation of the drive power requirement by means of the drive train, the internal combustion engine being operated within the optimized operating range.

Das Hybridfahrzeug kann eine serielle oder eine parallele Hybridanordnung aufweisen.The hybrid vehicle may have a series or a parallel hybrid arrangement.

Der Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs ist eingerichtet, die von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Leistung (verbrennungsmotorische Leistung) zumindest teilweise oder sogar vollständig variabel auf den Abtrieb zu übersetzen. Dabei kann ein von der Verbrennungskraftmaschine erzeugtes Drehmoment und/oder eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine übersetzt werden. Dabei ist mit „Übersetzen“ gemeint, dass die verbrennungsmotorische Leistung in bestimmten Verhältnissen auf den Abtrieb übertragen werden kann. In manchen Ausführungsformen kann die variable Übersetzung, also das Übertragungsverhältnis, frei wählbar sein. Dabei kann die Übersetzung durch eine entsprechend eingerichtete Getriebeanordnung erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Übersetzung auch umfassen, dass die verbrennungsmotorische Leistung mittels eines Generators zumindest in elektrische Leistung umgewandelt wird, die dann zumindest teilweise zum Antreiben der als Antriebsmotor betriebenen elektrischen Maschine verwendet wird. Dabei kann die elektrische Leistung auch zum Laden eines elektrischen Speichers des Hybridfahrzeugs verwendet werden, der mit der elektrischen Maschine verbunden ist.The drive train of the hybrid vehicle is set up to convert the power output by the internal combustion engine (internal combustion engine power) at least partially or even completely variably to the output. A torque generated by the internal combustion engine and / or a speed of the internal combustion engine can be translated. "Translate" means that the internal combustion engine power can be transferred to the output in certain ratios. In some embodiments, the variable gear ratio, that is to say the transmission ratio, can be freely selected. The translation can be done by a suitably set up gear arrangement. Alternatively or in addition, the translation can also include that the internal combustion engine power is converted at least into electrical power by means of a generator, which is then at least partially used to drive the electrical machine operated as a drive motor. The electrical power can also be used to charge an electrical storage device of the hybrid vehicle that is connected to the electrical machine.

Der Abtrieb des Antriebsstrangs umfasst in der Regel die Räder des Hybridfahrzeugs. Somit kann eine von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte (Antriebs-)Leistung zumindest teilweise frei einstellbar auf den Abtrieb übertragen werden. Dabei umfasst „frei einstellbar“, dass die Übertragung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine ohne eine feste Übersetzung an den Abtrieb erfolgen kann.The output of the drive train usually includes the wheels of the hybrid vehicle. In this way, a (drive) power generated by the internal combustion engine can be transmitted to the output in an at least partially freely adjustable manner. "Freely adjustable" here means that the power of the internal combustion engine can be transmitted to the output without a fixed gear ratio.

Beispiele für Hybridfahrzeuge, die eine variable Übersetzung ermöglichen, sind ein serieller Hybrid, ein seriell-paralleler Hybrid, ein eCVT-Hybrid, oder ein paralleler Hybrid mit mechanischem CVT. Weitere Beispiele sind parallele Hybride mit gestuften Getriebeanordnungen, die eine variable Übersetzung darstellen können, oder zumindest einen Teil der Leistung der Verbrennungskraftmaschine unabhängig von der festen Übersetzung übertragen können, da radachsenseitig eine weitere elektrische Maschine vorliegt. Beispiele dafür sind ein paralleler P0-P3-Hybrid (mit einem Riemenstartergenerator (P0) sowie einer vorderradachsenseitig vorgesehenen elektrischen Maschine (P3)), ein P0-Hybrid mit einer hinterradachsenseitig vorgesehenen elektrischen Maschine (P4), oder ein P2-Parallelhybrid mit einer zusätzlichen hinterradachsenseitig vorgesehenen elektrischen Maschine (P4). In anderen Beispielen können auch die erstgenannten Hybridanordnungen mit variabler Übersetzung eine zusätzlich hinterradachsenseitig vorgesehene elektrische Maschine aufweisen.Examples of hybrid vehicles that enable a variable gear ratio are a serial hybrid, a serial-parallel hybrid, an eCVT hybrid, or a parallel hybrid with mechanical CVT . Further examples are parallel hybrids with stepped gear arrangements, which can represent a variable ratio, or at least transfer part of the power of the internal combustion engine independently of the fixed ratio, since there is another electric machine on the wheel axle side. Examples of this are a parallel P0-P3 hybrid (with a belt starter generator (P0) and an electric machine (P3) on the front wheel axle), a P0 hybrid with an electric machine on the rear wheel axle (P4), or a P2 parallel hybrid with an additional Electric machine provided on the rear wheel axle side (P4). In other examples, the first-mentioned hybrid arrangements with variable transmission can also have an electrical machine additionally provided on the rear wheel axle side.

Die elektrische Maschine kann als Motor oder als Generator betrieben werden. Dazu ist die elektrische Maschine mit dem elektrischen Speicher gekoppelt. In manchen Ausführungsformen ist die elektrische Maschine ferner mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, so dass die elektrische Maschine im Generatorbetrieb die verbrennungsmotorische Leistung in elektrische Leistung umwandeln kann.The electrical machine can be operated as a motor or as a generator. For this purpose, the electrical machine is coupled to the electrical storage device. In some embodiments, the electrical machine is also coupled to the internal combustion engine, so that the electrical machine can convert the internal combustion engine power into electrical power in generator mode.

Die Antriebsleistung ist diejenige Leistung, die durch den Antriebsstrang bereitgestellt und zum Antrieben des Hybridfahrzeugs verwendet wird. Die Antriebsleistungsanforderung ist eine von einem Fahrer des Hybridfahrzeugs gewünschte Fahrgeschwindigkeit, die bspw. aus einer Betätigung und/oder Stellung eines Beschleunigungspedals des Hybridfahrzeugs abgeleitet werden kann.The drive power is the power that is provided by the drive train and used to drive the hybrid vehicle. The drive power requirement is a driving speed desired by a driver of the hybrid vehicle, which can be derived, for example, from an actuation and / or position of an accelerator pedal of the hybrid vehicle.

Das Verfahren ist darauf gerichtet, das Hybridfahrzeug in einer Sonderbetriebsart zu betreiben. Sonderbetriebsarten des Hybridfahrzeugs, wie bspw. Katalysatorheizen, können wegen eingeschränkter Stabilität einer Kraftstoffverbrennung in der Verbrennungskraftmaschine regelmäßig nur in einem Teilbereich des regulären Betriebsbereichs der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.The method is aimed at operating the hybrid vehicle in a special operating mode. Special operating modes of the hybrid vehicle, such as catalytic converter heating, can regularly only be implemented in a sub-range of the regular operating range of the internal combustion engine due to the limited stability of fuel combustion in the internal combustion engine.

Die Verbrennungskraftmaschine wird in dem für die Sonderbetriebsart optimierten Betriebsbereich betrieben. Der optimierte Betriebsbereich umfasst eine Vielzahl von optimierten Betriebspunkten. Hierbei sind die Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine gemeint, wobei ein Betriebspunkt durch das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehmoment und ihre Drehzahl definiert ist. Die Verbrennungskraftmaschine wird somit in einem optimierten Betriebspunkt betrieben, wobei der optimierte Betriebspunkt aus einer Vielzahl von für die Sonderbetriebsart optimierten Betriebspunkten ausgewählt wird. In manchen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich ein einzelner Betriebspunkt sein. In anderen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich eine (Kenn-)Linie oder Trajektorie in einem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine sein. In weiteren Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich einen Bereich um die vorher beschriebene Linie in dem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine umfassen.The internal combustion engine is operated in the operating range optimized for the special operating mode. The optimized operating range comprises a large number of optimized operating points. This refers to the operating points of the internal combustion engine, an operating point being defined by the torque generated by the internal combustion engine and its speed. The internal combustion engine is thus operated at an optimized operating point, the optimized operating point being selected from a large number of operating points optimized for the special operating mode. In some embodiments, the optimized operating range can be a single operating point. In other embodiments, the optimized operating range can be a (characteristic) line or trajectory in a characteristic diagram of the internal combustion engine. In further embodiments, the optimized operating range can include a range around the previously described line in the engine map of the internal combustion engine.

Dabei ist jeder Betriebspunkt der Vielzahl von optimierten Betriebspunkten ein für eine entsprechende Leistung der Verbrennungskraftmaschine optimierter Betriebspunkt. Je nach Sonderbetriebsart kann der optimierte Betriebsbereich nach entsprechenden Optimierungskriterien ermittelt werden. Beispielsweise kann für das oben erwähnte Katalysatorheizen als Sonderbetriebsart das Verhältnis von Abgasenthalpie zu Rohemissionen (z. B. HC-Rohemission und/oder NOx-Rohemissionen) als Optimierungskriterium verwendet werden. In der Regel werden das Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine und der optimierte Betriebsbereich empirisch ermittelt. In manchen Ausführungsformen können der optimierte Betriebsbereich und das Kennfeld auch aus Modellen, Simulationen, mathematischen Formeln, etc. abgeleitet werden.Each operating point of the multitude of optimized operating points is an operating point optimized for a corresponding performance of the internal combustion engine. Depending on the special operating mode, the optimized operating range can be determined according to corresponding optimization criteria. For example, the ratio of exhaust gas enthalpy to raw emissions (e.g. HC raw emissions and / or NOx raw emissions) can be used as an optimization criterion for the above-mentioned catalyst heating as a special operating mode. As a rule, the engine map and the optimized operating range are determined empirically. In some embodiments, the optimized operating range and the map can also be derived from models, simulations, mathematical formulas, etc.

Die Antriebsleistungsanforderung wird mittels des Antriebsstrangs umgesetzt. Mit anderen Worten, die Verbrennungskraftmaschine, die elektrische Maschine und die variable Übersetzung durch den Antriebsstrang wirken derart miteinander, dass die Antriebsleistungsanforderung des Fahrers, z. B. die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit, umgesetzt wird. Während der Umsetzung der Antriebsleistungsanforderung wird die Verbrennungskraftmaschine in dem optimierten Betriebsbereich betrieben. Dabei kann es je nach Antriebsleistungsanforderung dazu kommen, dass die in dem optimierten Betriebsbereich betriebene Verbrennungskraftmaschine eine Leistung (verbrennungsmotorische Leistung) abgibt, die höher oder kleiner ist als die Antriebsleistungsanforderung. Jedoch kann durch die variable Übersetzung des Antriebsstrangs und/oder durch eine elektrische Leistungsreserve des Antriebsstrangs, die durch die elektrische Maschine und einen elektrischen Speicher zur Verfügung gestellt wird, der Unterschied zwischen der Antriebsleistungsanforderung und der verbrennungsmotorischen Leistung ausgeglichen werden. Dabei kann die elektrische Leistungsreserve mindestens eines von positiver und negativer Leistungsreserve umfassen. Dabei bedeutet „positive Leistungsreserve“, dass eine (elektrische) Leistung zusätzlich zur verbrennungsmotorischen Leistung bereitgestellt werden kann, und „negative Leistungsreserve“, dass die auf den Abtrieb übertragene verbrennungsmotorische Leistung verringert werden kann, wobei jedenfalls der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine nicht beeinflusst wird.The drive power requirement is implemented by means of the drive train. In other words, the internal combustion engine, the electric machine and the variable ratio through the drive train interact in such a way that the drive power requirement of the driver, e.g. B. the desired vehicle speed is implemented. While the drive power requirement is being implemented, the internal combustion engine is operated in the optimized operating range. Depending on the drive power requirement, it can happen that the internal combustion engine operated in the optimized operating range delivers a power (internal combustion engine power) that is higher or lower than the drive power requirement. However, the difference between the drive power requirement and the internal combustion engine power can be compensated for by the variable ratio of the drive train and / or by an electrical power reserve of the drive train, which is made available by the electrical machine and an electrical storage device. The electrical power reserve can include at least one of positive and negative power reserves. "Positive power reserve" means that an (electrical) power can be provided in addition to the internal combustion engine power, and "negative power reserve" means that the internal combustion engine power transferred to the output can be reduced, whereby the operating point of the internal combustion engine is not influenced in any case.

Somit wird zum Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung die Verbrennungskraftmaschine in dem optimierten Betriebsbereich betrieben, wobei sich der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine je nach Antriebsleistungsanforderung innerhalb oder entlang des optimierten Betriebsbereichs verschiebt. Zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung wird die verbrennungsmotorische Leistung, falls nötig, mit der elektrischen Leistungsreserve kombiniert.Thus, in order to implement the drive power requirement, the internal combustion engine is operated in the optimized operating range, the operating point of the internal combustion engine shifting within or along the optimized operating range depending on the drive power requirement. To achieve the drive power requirement, the internal combustion engine power is combined, if necessary, with the electrical power reserve.

Somit kann durch das obige Verfahren sichergestellt werden, dass die Verbrennungskraftmaschine in einem für die Sonderbetriebsart optimierten Betriebsbereich betrieben und gleichzeitig die Antriebsleistungsanforderung des Fahrers erfüllt wird.The above method can thus ensure that the internal combustion engine is operated in an operating range optimized for the special operating mode and that the driver's drive power requirement is met at the same time.

In einer Ausführungsform, bei der die Sonderbetriebsart der Katalysatorheizbetrieb ist und das Optimierungskriterium das Verhältnis zwischen der Abgasenthalpie und der Rohemissionen ist, kann sichergestellt werden, dass ein Katalysatorheizbetrieb ermöglicht wird, bei dem (Roh-)Emissionen und/oder ein Kraftstoffverbrauch zumindest teilweise reduziert werden können oder sogar optimal eingestellt werden und gleichzeitig die Antriebsleistungsanforderung sichergestellt wird.In one embodiment, in which the special operating mode is the catalyst heating mode and the optimization criterion is the ratio between the exhaust gas enthalpy and the raw emissions, it can be ensured that a catalyst heating mode is enabled in which (raw) emissions and / or fuel consumption are at least partially reduced can or even be optimally adjusted and at the same time the drive power requirement is ensured.

In manchen Ausführungsformen kann das Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung mittels des Antriebsstrangs ferner mindestens eines von Folgenden umfassen:

  • - Übersetzen der von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Leistung zur Umsetzung der Antriebsleitungsanforderung; und
  • - Betreiben der elektrischen Maschine in einem Motor- oder Generatormodus zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung.
In some embodiments, the implementation of the drive power requirement by means of the drive train can further comprise at least one of the following:
  • - Translate the power delivered by the internal combustion engine to implement the drive line request; and
  • - Operating the electrical machine in a motor or generator mode to achieve the drive power requirement.

Wie oben beschrieben kann das Übersetzen des Drehmoments oder der verbrennungsmotorischen Leistung durch die variable Übersetzung erfolgen. In manchen Ausführungsformen kann die Übersetzung über eine entsprechend eingerichtete Getriebeanordnung, die der Antriebsstrang aufweist, erfolgen. Die Getriebeanordnung kann bspw. ein Planetengetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe und/oder ein stufenloses Getriebe (continously variable transmission, CVT) umfassen.As described above, the translation of the torque or the internal combustion engine power can take place through the variable translation. In some embodiments, the translation can take place via a correspondingly configured gear arrangement which the drive train has. The gear arrangement can, for example, be a planetary gear, a double clutch gear and / or a continuously variable transmission CVT ) include.

Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Maschine in einem Motor- oder Generatormodus betrieben werden, um die Antriebsleistungsanforderung umzusetzen/zu erreichen. In einem Fall, in dem die verbrennungsmotorische Leistung zur Umsetzung der Antriebsleistungsanforderung nicht ausreicht, kann die elektrische Maschine als Antriebsmotor verwendet werden, um die Lücke zwischen der verbrennungsmotorischen Leistung und der Antriebsleistungsanforderung zu schließen. In einem anderen Fall, in dem die verbrennungsmotorische Leistung höher ist als die Antriebsleistungsanforderung, kann die elektrische Maschine als Generator verwendet werden, der die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise in elektrische Leistung umwandelt. Somit kann bspw. durch die verbrennungsmotorische Leistung der elektrische Speicher aufgeladen werden. Entsprechend kann somit die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise an den Abtrieb übertragen werden.Alternatively or additionally, the electric machine can be operated in a motor or generator mode in order to implement / achieve the drive power requirement. In a case in which the engine power is insufficient to implement the drive power requirement, the electric machine can be used as a drive motor in order to close the gap between the engine power and the drive power requirement. In another case in which the internal combustion engine power is higher than the drive power requirement, the electric machine can be used as a generator which at least partially converts the internal combustion engine power into electrical power. Thus, for example, the electrical storage device can be charged by the power of the internal combustion engine will. Correspondingly, the internal combustion engine power can thus be at least partially transferred to the output.

In weiteren Ausführungsformen kann alternativ oder zusätzlich die Leistung von der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise von einer weiteren elektrischen Maschine in elektrische Leistung umgewandelt werden und durch die elektrische Maschine wieder in mechanische Leistung (bei einer anderen Drehzahl) zurückgewandelt werden. So kann ein entsprechend ausgestalteter Antriebsstrang ebenfalls eine variable Übersetzung darstellen. Beispielsweise kann eine derartige variable Übersetzung mittels einer seriellen Hybridanordnung umgesetzt werden.In further embodiments, the power from the internal combustion engine can alternatively or additionally be converted at least partially into electrical power by a further electrical machine and converted back into mechanical power (at a different speed) by the electrical machine. A correspondingly designed drive train can thus also represent a variable ratio. For example, such a variable translation can be implemented by means of a serial hybrid arrangement.

Somit kann mittels des oben beschriebenen Antriebsstrangs die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in der Sonderbetriebsart betrieben werden und gleichzeitig die Antriebsleistungsanforderung des Fahrers erfüllen.Thus, by means of the drive train described above, the internal combustion engine can be operated in the special operating mode within the optimized operating range and, at the same time, meet the drive power requirement of the driver.

In weiteren Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich einen optimalen Betriebspunkt bei einer bestimmten Leistung der Verbrennungskraftmaschine umfassen, d. h. einen optimalen Betriebspunkt bei der bestimmten Leistung, und nebengeordnete optimierte Betriebspunkte für weitere Leistungen der Verbrennungskraftmaschine. Mit anderen Worten, der optimierte Betriebsbereich umfasst ein absolutes Optimum für die bestimmte Leistung und für jede andere Leistung ein entsprechendes lokales Optimum. Dabei erfüllt der optimale Betriebspunkt das oben erwähnte Optimierungskriterium am besten, wohingegen die nebengeordneten optimierten Betriebspunkte bzw. lokalen Optima im Vergleich zum optimalen Betriebspunkt das Optimierungskriterium vergleichsweise schlechter erfüllen. In manchen Ausführungsformen verhält es sich derart, dass je größer der Abstand zwischen dem optimalen Betriebspunkt und einem der nebengeordneten optimierten Betriebspunkten ist, desto schlechter wird das Optimierungskriterium erfüllt. Hierbei ist der Abstand zwischen den Betriebspunkten in dem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine gemeint.In further embodiments, the optimized operating range can include an optimal operating point at a specific output of the internal combustion engine, i. E. H. an optimal operating point for the specific power, and ancillary optimized operating points for further power of the internal combustion engine. In other words, the optimized operating range comprises an absolute optimum for the specific performance and a corresponding local optimum for every other performance. The optimal operating point fulfills the above-mentioned optimization criterion best, whereas the ancillary optimized operating points or local optima fulfill the optimization criterion comparatively less well than the optimal operating point. In some embodiments, the situation is such that the greater the distance between the optimal operating point and one of the secondary optimized operating points, the worse the optimization criterion is met. What is meant here is the distance between the operating points in the engine map.

Somit kann in manchen Ausführungsformen ein Betriebspunkt innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit der Antriebsleistungsanforderung ausgewählt werden, unter Berücksichtigung des absolut optimalen Betriebspunkts und der nebengeordneten optimierten Betriebspunkte.Thus, in some embodiments, an operating point within the optimized operating range can be selected as a function of the drive power requirement, taking into account the absolutely optimal operating point and the additional, optimized operating points.

In anderen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich innerhalb einer minimalen Leistungsgrenze und einer maximalen Leistungsgrenze für die Sonderbetriebsart und/oder innerhalb einer minimalen Drehzahl und einer maximalen Drehzahl für die Sonderbetriebsart liegen. Anders ausgedrückt, der optimierte Betriebsbereich kann eine minimale und eine maximale Leistungsgrenze und/oder eine minimale und eine Drehzahlgrenze aufweisen. Durch die Leistungs- und Drehzahlgrenzen wird sichergestellt, dass keine höhere oder niedrigere Leistung bzw. Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, die zum Verlassen der Sonderbetriebsart führt. Mit anderen Worten, durch diese Grenzen wird sichergestellt, dass das Hybridfahrzeug und die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des Betriebsbereichs (der Verbrennungskraftmaschine) für die Sonderbetriebsart betrieben werden. Ein Leistungsunterschied zwischen der verbrennungsmotorischen Leistung (die aus einer Einhaltung der Leistungs- und/oder Drehzahlgrenze resultiert) und der Antriebsleistungsanforderung kann durch die elektrische Leistungsreserve bedient werden.In other embodiments, the optimized operating range can lie within a minimum power limit and a maximum power limit for the special operating mode and / or within a minimum speed and a maximum speed for the special operating mode. In other words, the optimized operating range can have a minimum and a maximum power limit and / or a minimum and a speed limit. The power and speed limits ensure that no higher or lower power or speed of the internal combustion engine is set that would lead to the special operating mode being exited. In other words, these limits ensure that the hybrid vehicle and the internal combustion engine are operated within the operating range (of the internal combustion engine) for the special operating mode. A power difference between the internal combustion engine power (which results from compliance with the power and / or speed limit) and the drive power requirement can be served by the electrical power reserve.

In einigen Ausführungsformen kann das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs ferner umfassen:

  • - Verschieben eines Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit einer Leistungsreserve des Antriebsstrangs, wobei die Leistungsreserve eine elektrische Leistungsreserve, die durch die elektrische Maschine und einen elektrischen Speicher zur Verfügung gestellt wird, und/oder eine verbrennungsmotorische Leistungsreserve, die durch ein Momentenband um den optimierten Betriebsbereich zur Verfügung gestellt wird, aufweist.
In some embodiments, operating the internal combustion engine within the optimized operating range may further include:
  • - Shifting an operating point of the internal combustion engine within the optimized operating range as a function of a power reserve of the drive train, the power reserve being an electrical power reserve made available by the electrical machine and an electrical storage device, and / or an internal combustion engine power reserve that is generated by a torque band the optimized operating range is made available.

Das Momentenband ist eine minimale (untere) und eine maximale (obere) Drehmomentgrenze für das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehmoment, wobei sich das Momentenband entlang des optimierten Betriebsbereichs erstreckt. In manchen Ausführungsform kann das Momentband drehzahlabhängig ausgebildet sein. Damit ist gemeint, dass die minimale und maximale Drehmomentgrenze für jede Drehzahl innerhalb des optimierten Betriebsbereichs unterschiedlich bestimmt sein kann. Die Antriebsleistungsanforderung kann teilweise von der verbrennungsmotorischen Leistungsreserve abgedeckt werden, so dass wenig oder keine Drehzahländerung an der Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist.
Ferner kann die Leistungsreserve auf die elektrische Leistungsreserve oder auf die verbrennungsmotorische Leistungsreserve oder auf Kombination der elektrischen und verbrennungsmotorischen Leistungsreserve zurückgreifen.
The torque band is a minimum (lower) and a maximum (upper) torque limit for the torque generated by the internal combustion engine, the torque band extending along the optimized operating range. In some embodiments, the torque band can be designed as a function of the speed. This means that the minimum and maximum torque limit can be determined differently for each speed within the optimized operating range. The drive power requirement can be partially covered by the internal combustion engine power reserve, so that little or no speed change is required on the internal combustion engine.
Furthermore, the power reserve can fall back on the electrical power reserve or on the internal combustion engine power reserve or on a combination of the electrical and internal combustion engine power reserve.

Wenn nun eine große Leistungsreserve vorliegt, so kann die Verbrennungskraftmaschine über einen vergleichsweise langen Zeitraum in einem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden, bei dem die verbrennungsmotorische Leistung durch die Leistungsreserve des Antriebsstrangs unterstützt wird. Wenn die Leistungsreserve nun geringer wird (z. B. durch einen abnehmenden Ladezustand des elektrischen Speichers), kann die Leistungsreserve die Verbrennungskraftmaschine zur Umsetzung der Antriebsleistungsanforderung nur noch über einen vergleichsweise geringen Zeitraum unterstützen. Folglich wird die verbrennungsmotorische Leistung angehoben oder verringert, indem der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine von dem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt zu einem vergleichsweise schlechter optimierten Betriebspunkt (innerhalb des optimierten Betriebsbereichs) verschoben wird. Somit wird die verbrennungsmotorische Leistung an die Antriebsleistungsanforderung zumindest angenähert, so dass weniger Leistungsreserve zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung verwendet wird.If there is now a large power reserve, the internal combustion engine can be operated over a comparatively long period of time at a comparatively better optimized operating point at which the internal combustion engine power is reduced by the power reserve of the Powertrain is supported. If the power reserve now decreases (e.g. due to a decreasing state of charge of the electrical storage device), the power reserve can only support the internal combustion engine to implement the drive power requirement for a comparatively short period of time. Consequently, the internal combustion engine output is increased or decreased by shifting the operation of the internal combustion engine from the comparatively better optimized operating point to a comparatively poorer optimized operating point (within the optimized operating range). The internal combustion engine power is thus at least approximated to the drive power requirement, so that less power reserve is used to achieve the drive power requirement.

Wenn nun eine kleine Leistungsreserve vorliegt, so kann die Verbrennungskraftmaschine über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum in einem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden, bei dem die verbrennungsmotorische Leistung durch die Leistungsreserve des Antriebsstrangs unterstützt wird. Folglich wird wie oben verfahren und die verbrennungsmotorische Leistung angehoben oder verringert, indem der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine von dem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt zu einem vergleichsweise schlechter optimierten Betriebspunkt (innerhalb des optimierten Betriebsbereichs) verschoben wird. Somit wird die verbrennungsmotorische Leistung an die Antriebsleistungsanforderung zumindest angenähert, so dass weniger Leistungsreserve zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung verwendet wird.If there is now a small power reserve, the internal combustion engine can be operated over a comparatively short period of time at a comparatively better optimized operating point, at which the internal combustion engine power is supported by the power reserve of the drive train. As a result, the procedure is as above and the internal combustion engine power is increased or decreased by shifting the operation of the internal combustion engine from the comparatively better optimized operating point to a comparatively poorer optimized operating point (within the optimized operating range). The internal combustion engine power is thus at least approximated to the drive power requirement, so that less power reserve is used to achieve the drive power requirement.

Durch das Verschieben des Betriebspunkts innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit der Leistungsreserve des Antriebsstrangs kann die Verbrennungskraftmaschine besonders gut in dem optimierten Betriebsbereich betrieben werden, wobei ferner ein Zustand (z. B. Temperatur, Ladezustand) des elektrischen Speichers und/oder ein Zustand (z. B. Temperatur) der elektrischen Maschine berücksichtigt werden können.By shifting the operating point within the optimized operating range as a function of the power reserve of the drive train, the internal combustion engine can be operated particularly well in the optimized operating range B. Temperature) of the electrical machine can be taken into account.

Zusätzlich können kurze und/oder geringe Änderungen der Antriebsleistungsanforderung durch die Leistungsreserve bedient werden, so dass ein Verschieben des Betriebspunktes verzögert oder sogar vermieden werden kann. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine länger in einem besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden. Ferner wird durch die Leistungsreserve eine Entprellung von kurzen und geringen Änderungen in der Antriebsleistungsanforderung ermöglicht, die ansonsten zu einer Verschiebung des Betriebspunktes führen würden.In addition, short and / or small changes in the drive power requirement can be served by the power reserve, so that a shift in the operating point can be delayed or even avoided. As a result, the internal combustion engine can be operated longer at a better optimized operating point. Furthermore, the power reserve enables short and small changes in the drive power requirement to be debounced, which would otherwise lead to a shift in the operating point.

In weiteren Ausführungsformen kann die Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit einer mittleren Antriebsleistungsanforderung betrieben werden. Mit „mittlerer Antriebsleistungsanforderung“ ist gemeint, dass die Antriebsleistungsanforderung über eine vorbestimmte Zeitdauer gemittelt sein kann, d. h. eine über die vorbestimmte Zeitdauer durchschnittliche Antriebsleistungsanforderung. Beispielsweise können diese vorbestimmten Zeitdauern bis zu 120 Sekunden betragen. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit der mittleren Antriebsleistungsanforderung betrieben werden. Ein Leistungsunterschied zwischen der (tatsächlichen) Antriebsleistungsanforderung und der mittleren Leistungsanforderung kann durch die oben beschriebene Leistungsreserve des Antriebsstrangs bedient werden. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine länger in einem besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden. Indem die Verbrennungskraftmaschine länger in einem Betriebszustand bleibt, kann auch ein instationärer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise vermieden werden.In further embodiments, the internal combustion engine can be operated as a function of an average drive power requirement. “Average drive power requirement” means that the drive power requirement can be averaged over a predetermined period of time; H. an average drive power requirement over the predetermined period of time. For example, these predetermined time periods can be up to 120 seconds. The internal combustion engine can thus be operated within the optimized operating range as a function of the average drive power requirement. A power difference between the (actual) drive power requirement and the average power requirement can be served by the power reserve of the drive train described above. As a result, the internal combustion engine can be operated longer at a better optimized operating point. Since the internal combustion engine remains in an operating state for a longer period, unsteady operation of the internal combustion engine can also be at least partially avoided.

In manchen Ausführungsformen kann die Sonderbetriebsart einen Katalysatorheizbetrieb des Hybridfahrzeugs umfassen. So kann die Verbrennungskraftmaschine beim Katalysatorheizbetrieb aufgrund einer eingeschränkten Stabilität der Verbrennung nur in einem Teil ihres regulären Betriebsbereichs betrieben werden. Ferner wird der Katalysatorheizbetrieb zur Konditionierung einer Abgasnachbehandlung genutzt und ist daher besonderes sensitiv gegenüber Rohemissionen, vor allem wenn die Abgasnachbehandlung noch nicht betriebsbereit und konvertierfähig ist. Somit kann ein Verlassen der Sonderbetriebsart durch Verlassen des entsprechenden Betriebsbereichs der Verbrennungskraftmaschine zu unzulässig hohen Emissionen führen.In some embodiments, the special operating mode may include a catalyst heating operation of the hybrid vehicle. For example, the internal combustion engine can only be operated in part of its regular operating range in the catalytic converter heating mode due to the limited stability of the combustion. Furthermore, the catalytic converter heating mode is used to condition an exhaust gas aftertreatment and is therefore particularly sensitive to raw emissions, especially if the exhaust gas aftertreatment is not yet ready for operation and convertible. Leaving the special operating mode by leaving the corresponding operating range of the internal combustion engine can thus lead to impermissibly high emissions.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Steuergerät, das eingerichtet ist, ein Verfahren nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.A second aspect of the present disclosure relates to a control device which is set up to carry out a method according to one of the embodiments described above.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Hybridfahrzeug mit dem oben beschriebenen Steuergerät. Das Hybridfahrzeug ist eingerichtet und ausgebildet, ein Verfahren nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.A third aspect of the present disclosure relates to a hybrid vehicle with the control device described above. The hybrid vehicle is set up and designed to carry out a method according to one of the embodiments described above.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:

  • 1A-C verschiedene Konfigurationen für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs;
  • 2A-C weitere verschiedene Konfigurationen für den Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs;
  • 3 ein Blockdiagram für eine schematische Darstellung des Hybridfahrzeugs;
  • 4A, 4B schematisch Kennfelder einer Verbrennungskraftmaschine des Hybridfahrzeugs; und
  • 5 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform.
Embodiments of the invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings. It shows:
  • 1A-C various configurations for a hybrid vehicle powertrain;
  • 2A-C other different configurations for the powertrain of the hybrid vehicle;
  • 3 a block diagram for a schematic representation of the hybrid vehicle;
  • 4A , 4B schematic maps of an internal combustion engine of the hybrid vehicle; and
  • 5 a method according to an embodiment.

1A-C und 2A-C zeigen beispielhafte Konfigurationen eines Antriebsstrangs 1 eines Hybridfahrzeugs 100, wobei der Antriebsstrang 1 eingerichtet ist, eine mechanische Leistung der Verbrennungskraftmaschine V (verbrennungsmotorische Leistung) auf einen Abtrieb variabel zu übersetzen oder, anders ausgedrückt, variabel zu übertragen. Dabei kann der Abtrieb Räder R des Hybridfahrzeugs 100 umfassen. In 1A-C und 2A-C werden strukturell und/oder funktionell ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 1A-C and 2A-C show exemplary configurations of a drive train 1 of a hybrid vehicle 100 , being the powertrain 1 is set up, a mechanical power of the internal combustion engine V (internal combustion engine power) to be variably translated to an output or, in other words, to be variably transmitted. The output can be wheels R. of the hybrid vehicle 100 include. In 1A-C and 2A-C Structurally and / or functionally similar components are identified with the same reference symbols.

1A zeigt den Antriebsstrang 1 mit einer seriell-parallelen Hybridanordnung. Der Antriebsstrang 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine V, eine erste und eine zweite elektrische Maschine E1, E2, die mit einem elektrischen Speicher ES verbunden sind, eine Kupplung K und ein Achsgetriebe A auf. 1A shows the powertrain 1 with a serial-parallel hybrid arrangement. The powertrain 1 has an internal combustion engine V , a first and a second electrical machine E1 , E2 that with an electrical storage IT connected, a clutch K and a final drive A. on.

Die Verbrennungskraftmaschine V kann als Otto- oder Dieselmotor ausgebildet sein und ist über die Kupplung K mit dem Achsgetriebe A koppelbar verbunden. Mit der Kupplung K kann die Verbrennungskraftmaschine V mit dem Achsgetriebe A gekoppelt werden oder von dem Achsgetriebe A entkoppelt werden. Die Verbrennungskraftmaschine V ist mit der ersten elektrischen Maschine E1 über eine optionale erste Übersetzungseinrichtung T1 verbunden. Die erste Übersetzungseinrichtung T1 ist eingerichtet, die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise auf die erste elektrische Maschine E1 zu übertragen. Die elektrische Maschine 1 kann als Generator betrieben werden kann, so dass die von der Verbrennungskraftmaschine V erbrachte mechanische Leistung von der elektrischen Maschine E1 in elektrische Leistung umgewandelt werden kann. Die elektrische Leistung kann zum Laden des elektrischen Speichers ES verwendet werden. Die zweite elektrische Maschine E2 kann als Motor für den Antrieb des Hybridfahrzeugs verwendet werden. Dazu bezieht die elektrische Maschine E2 von dem elektrischen Speicher ES elektrische Leistung und wandelt sie in mechanische Leistung um, die dann mittels einer optionalen zweiten Übersetzungseinrichtung T2 auf das Achsgetriebes A und somit auf die Räder R zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 100 übertragen werden. Die zweite Übersetzungseinrichtung T2 ist eingerichtet, die Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine E2 zumindest teilweise auf das Achsgetriebe A zu übertragen.The internal combustion engine V can be designed as a gasoline or diesel engine and is via the clutch K with the axle drive A. connectable connected. With the clutch K can the internal combustion engine V with the axle drive A. be coupled or from the axle drive A. be decoupled. The internal combustion engine V is with the first electric machine E1 via an optional first translation facility T1 connected. The first translation facility T1 is set up to at least partially transfer the internal combustion engine power to the first electrical machine E1 transferred to. The electric machine 1 can be operated as a generator, so that the internal combustion engine V Mechanical power produced by the electrical machine E1 can be converted into electrical power. The electrical power can be used to charge the electrical storage device IT be used. The second electric machine E2 can be used as a motor to drive the hybrid vehicle. The electrical machine relates to this E2 from the electrical storage IT electrical power and converts it into mechanical power, which is then generated by means of an optional second translation device T2 on the axle drive A. and thus on the wheels R. for driving the hybrid vehicle 100 be transmitted. The second translation facility T2 is set up, the drive power of the second electrical machine E2 at least partially on the axle drive A. transferred to.

Ferner kann die Anordnung in 1A auch derart betrieben sein, dass die mechanische (verbrennungsmotorische) Leistung der Verbrennungskraftmaschine V zumindest teilweise über die Kupplung K auf das Achsgetriebe A und somit auf die Räder R übertragen wird. Dazu wird die Kupplung K entsprechend eingestellt, so dass die Verbrennungskraftmaschine V mit dem Achsgetriebe A gekoppelt wird. Somit kann in der 1A das Hybridfahrzeug 100 mittels der zweiten elektrischen Maschine E2 oder mittels einer Kombination der zweiten elektrischen Maschine E2 und der Verbrennungskraftmaschine V angetrieben werden.Furthermore, the arrangement in 1A also be operated in such a way that the mechanical (internal combustion engine) power of the internal combustion engine V at least partially via the clutch K on the axle drive A. and thus on the wheels R. is transmitted. This is done using the clutch K adjusted accordingly, so that the internal combustion engine V with the axle drive A. is coupled. Thus, in the 1A the hybrid vehicle 100 by means of the second electrical machine E2 or by means of a combination of the second electrical machine E2 and the internal combustion engine V are driven.

In einer Ausführungsform kann die Anordnung aus 1A keine Kupplung K aufweisen. Eine derartige Anordnung ohne Kupplung K wird serielle Hybridanordnung genannt. In dieser Ausführungsform wird das Hybridfahrzeug nur durch die zweite elektrische Maschine 2 angetrieben.In one embodiment, the arrangement can consist of 1A no clutch K exhibit. Such an arrangement without a clutch K is called a serial hybrid arrangement. In this embodiment, the hybrid vehicle is driven only by the second electric machine 2.

1B zeigt ein Beispiel einer leistungsverzweigten Hybridanordnung, die u. a. als eCVT-Hybridanordnung bezeichnet wird. Mit einer eCVT-Hybridanordnung ist eine stufenlose variable Übersetzung der verbrennungsmotorischen Leistung auf die Räder R möglich. Der Aufbau der eCVT-Hybridanordnung ist ähnlich zu der seriell-parallelen Anordnung aus der 1A. Im Unterschied zur Anordnung aus 1A weist die eCVT-Hybridanordnung ein Planetengetriebe P anstatt der Kupplung K auf. Die Verbrennungskraftmaschine V ist über das Planetengetriebe G mit der ersten und der zweiten elektrischen Maschine E1, E2 verbunden. Dabei wird die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise an das Planetengetriebe P abgegeben. In manchen Ausführungsformen kann die verbrennungsmotorische Leistung an einen Planetenträger eines Planetenradsatzes des Planetengetriebes P abgegeben werden, die erste elektrische Maschine E1 mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes P verbunden sein und die zweite elektrische Maschine E2 an dem Hohlrad des Planetengetriebes hängen. Diese Kopplung der Verbrennungskraftmaschine V, der ersten elektrischen Maschine E1 und der zweiten elektrischen Maschine E2 ist lediglich beispielhaft, und weitere Kopplungsmöglichkeiten sind möglich. Durch Einstellen eines variablen Gegenmomentes mit der ersten elektrischen Maschine E1 kann die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine V variabel eingestellt werden. Als Folge davon wird die Leistung der Verbrennungskraftmaschine V verzweigt und teilweise direkt mechanisch an das Achsgetriebe übertragen und teilweise elektrisch über die erste elektrische Maschine E1 und die zweite elektrische Maschine E2. 1B shows an example of a power-split hybrid arrangement, which is referred to, among other things, as an eCVT hybrid arrangement. With an eCVT hybrid arrangement, there is a continuously variable transmission of the internal combustion engine power to the wheels R. possible. The structure of the eCVT hybrid arrangement is similar to the serial-parallel arrangement from FIG 1A . In contrast to the arrangement 1A the eCVT hybrid arrangement has a planetary gear P. instead of the clutch K on. The internal combustion engine V is via the planetary gear G with the first and the second electrical machine E1 , E2 connected. The internal combustion engine power is at least partially transferred to the planetary gear P. submitted. In some embodiments, the internal combustion engine power can be transmitted to a planet carrier of a planetary gear set of the planetary gear P. be delivered, the first electric machine E1 with the sun gear of the planetary gear P. be connected and the second electrical machine E2 hang on the ring gear of the planetary gear. This coupling of the internal combustion engine V , the first electric machine E1 and the second electric machine E2 is only an example and further coupling options are possible. By setting a variable counter-torque with the first electrical machine E1 can be the speed of the internal combustion engine V can be set variably. As a result, the performance of the internal combustion engine V branched and partly directly mechanically transmitted to the axle drive and partly electrically via the first electrical machine E1 and the second electric machine E2 .

In der 1C ist eine weitere Konfiguration des Antriebsstrangs 1 gezeigt, der eine parallele Hybridanordnung mit einem mechanischen Stufenlosgetriebe CVT aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine V kann über die Kupplung K mit dem Stufenlosgetriebe CVT gekoppelt oder von dem Stufenlosgetriebe CVT entkoppelt werden. Das Stufenlosgetriebe CVT ist dazu eingerichtet, die verbrennungsmotorische Leistung variabel auf das Achsgetriebe A und somit auf die Räder R zu übertragen. Ferner weist der Antriebsstrang 1 nur eine elektrische Maschine E auf, die als Antriebsmotor verwendet werden kann. Die elektrische Maschine E kann über den elektrischen Speicher ES elektrische Leistung beziehen, um diese in mechanische Antriebsleistung umzuwandeln, die mittels der optionalen zweiten Übersetzungseinrichtung T2 und dem Achsgetriebe A auf die Räder R übertragen werden kann. Die parallele Hybridanordnung ermöglicht es, rein verbrennungsmotorisch, rein elektrisch oder aus einer Kombination von beiden das Hybridfahrzeug anzutreiben.In the 1C is another configuration of the powertrain 1 shown, which is a parallel hybrid arrangement with a mechanical continuously variable transmission CVT having. The internal combustion engine V can through the clutch K with the continuously variable transmission CVT coupled or from the continuously variable transmission CVT be decoupled. The continuously variable transmission CVT is set up to vary the internal combustion engine power on the axle drive A. and thus on the wheels R. transferred to. Furthermore, the drive train 1 just an electric machine E. that can be used as a drive motor. The electric machine E. can through the electrical storage IT Obtain electrical power in order to convert it into mechanical drive power by means of the optional second transmission device T2 and the final drive A. on the wheels R. can be transferred. The parallel hybrid arrangement makes it possible to drive the hybrid vehicle purely using a combustion engine, purely electrically or a combination of both.

Weitere Konfigurationen für den Antriebsstrang 1 werden in den 2A-C beschrieben. Diese Konfigurationen ermöglichen einen rein verbrennungsmotorischen oder einen rein elektrischen Fahrzeugantrieb oder einen Fahrzeugantrieb aus einer Kombination von beiden. Die gezeigten parallelen Hybridanordnungen unterscheiden sich durch die Position und den Eingriffspunkt ihrer elektrischen Maschinen E1, E2.Further configurations for the drive train 1 are in the 2A-C described. These configurations allow a purely internal combustion engine or a purely electric vehicle drive or a vehicle drive from a combination of both. The parallel hybrid arrangements shown differ in the position and the point of engagement of their electrical machines E1 , E2 .

2A zeigt den Antriebsstrang 1, der ähnlich ist zu den vorherigen Konfigurationen. Das Achsgetriebe A ist mit einer Vorder- oder Hinterachse des Hybridfahrzeugs verbunden. Im Unterschied zu den vorherigen Konfigurationen weist der Antriebsstrang 1 aus 2A ein Stufengetriebe DC auf, das mit der Verbrennungskraftmaschine V verbunden ist, und die erste Übersetzungseinrichtung T1 befindet sich zwischen dem Stufengetriebe DC und dem Achsgetriebe. Das Stufengetriebe DC ist dazu eingerichtet, eine verbrennungsmotorische Leistung in vorbestimmten Verhältnissen, d.h. in vorbestimmten Stufen, auf das Achsgetriebe A und somit auf die Räder R zu übertragen. Das Stufengetriebe DC kann ein manuelles oder automatisches Schaltgetriebe sein. In einer Ausführungsform kann das Stufengetriebe DC ein Doppelkupplungsgetriebe sein. 2A shows the powertrain 1 which is similar to the previous configurations. The axle drive A. is connected to a front or rear axle of the hybrid vehicle. In contrast to the previous configurations, the powertrain has 1 out 2A a multi-step transmission DC on that with the internal combustion engine V is connected, and the first translation device T1 is located between the multi-step transmission DC and the final drive. The multi-step transmission DC is set up to apply an internal combustion engine output in predetermined ratios, ie in predetermined stages, to the axle drive A. and thus on the wheels R. transferred to. The multi-step transmission DC can be a manual or automatic gearbox. In one embodiment, the multi-step transmission DC be a dual clutch transmission.

Die erste elektrische Maschine E1 wird hier als Riemenstartergenerator verwendet und ist über einen Riemen mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine V verbunden. Auch andere Ausführungsformen der ersten elektrischen Maschine E1 als Startergenerator sind möglich. Die zweite elektrische Maschine E2 ist vor dem Achsgetriebe A angeordnet. Aufgrund der Anordnung der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 wird die gezeigte Hybridanordnung auch als P0-P3-Parallel-Hybrid bezeichnet.The first electric machine E1 is used here as a belt starter generator and is connected to the crankshaft of the internal combustion engine via a belt V connected. Other embodiments of the first electrical machine as well E1 as a starter generator are possible. The second electric machine E2 is in front of the final drive A. arranged. Due to the arrangement of the first and second electrical machines E1 , E2 the hybrid arrangement shown is also referred to as a P0-P3 parallel hybrid.

In einer (nicht gezeigten) anderen Ausführungsform kann die zweite elektrische Maschine E2 am Getriebeausgang des Stufengetriebes DC angeordnet sein.In another embodiment (not shown), the second electrical machine E2 at the gear output of the multi-step gear DC be arranged.

2B zeigt eine Konfiguration des Antriebsstrangs 1, die zu der Anordnung aus 2A ähnlich ist. Daher wird für eine Beschreibung der Elemente mit denselben Bezugszeichen nach oben verwiesen. Der Antriebsstrang 1 aus 2B unterscheidet sich zu dem aus 2A darin, dass der Antriebsstrang 1 ein erstes Achsgetriebe A1 aufweist, das an einer Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet ist, und ein zweites Achsgetriebe A aufweist, das an einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, und die Verbrennungskraftmaschine V über das Stufengetriebe DC und die erste Übersetzungseinrichtung T1 mit dem ersten Achsgetriebe A1 verbunden ist und die zweite elektrische Maschine E2 mit dem zweiten Achsgetriebe A2. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine V die an der Vorderachse angeordneten Räder RF antreiben und die zweite elektrische Maschine E2 die an der Hinterachse angeordneten Räder RB. Aufgrund der Anordnung der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 wird die gezeigte Konfiguration auch als P0-P4-Parallel-Hybrid bezeichnet. 2 B Fig. 10 shows a configuration of the powertrain 1 that led to the arrangement 2A is similar. For a description of the elements, therefore, reference is made upwards with the same reference symbols. The powertrain 1 out 2 B differs from that from 2A in that the powertrain 1 a first axle drive A1 has, which is arranged on a front axle of the vehicle, and a second axle drive A. which is arranged on a rear axle of the vehicle, and the internal combustion engine V via the multi-step transmission DC and the first translation device T1 with the first axle drive A1 is connected and the second electrical machine E2 with the second axle drive A2 . The internal combustion engine can thus V the wheels on the front axle RF drive and the second electric machine E2 the wheels on the rear axle RB . Due to the arrangement of the first and second electrical machines E1 , E2 the configuration shown is also referred to as a P0-P4 parallel hybrid.

2C zeigt eine Konfiguration des Antriebsstrangs 1, der zu der Konfiguration aus 2B ähnlich ist. Daher wird für eine Beschreibung der Elemente mit denselben Bezugszeichen nach oben verwiesen. Der Antriebsstrang aus 2C unterscheidet sich zu dem aus 2B darin, dass die erste elektrische Maschine E1 nicht mehr als Riemenstartergenerator vorgesehen ist, sondern zwischen der Verbrennungskraftmaschine V und dem Stufengetriebe DC angeordnet ist. Ferner weist die Anordnung aus 2C zusätzlich die Kupplung K auf, mit der die elektrische Maschine E1 (und das Stufengetriebe DC) mit der Verbrennungskraftmaschine V gekoppelt oder von der Verbrennungskraftmaschine V entkoppelt werden kann. Die erste elektrische Maschine E1 kann fest oder über eine weitere (nicht gezeigte) Kupplung mit dem Stufengetriebe verbunden sein. Aufgrund der Anordnung der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 wird die gezeigte Hybridanordnung auch als P2-P4-Parallel-Hybrid bezeichnet. 2C Fig. 10 shows a configuration of the powertrain 1 that related to the configuration 2 B is similar. For a description of the elements, therefore, reference is made upwards with the same reference symbols. The powertrain off 2C differs from that from 2 B being that the first electric machine E1 is no longer provided as a belt starter generator, but between the internal combustion engine V and the multi-step transmission DC is arranged. Furthermore, the arrangement has 2C additionally the clutch K on with the electric machine E1 (and the multi-step transmission DC ) with the internal combustion engine V coupled or from the internal combustion engine V can be decoupled. The first electric machine E1 can be connected to the multi-step transmission either permanently or via a further clutch (not shown). Due to the arrangement of the first and second electrical machines E1 , E2 the hybrid arrangement shown is also referred to as a P2-P4 parallel hybrid.

3 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 Fig. 13 is a block diagram schematically showing the configuration of a hybrid vehicle 100 according to an embodiment of the present invention.

Das Hybridfahrzeug 100 umfasst mehrere Komponenten, die über einen Datenbus 30 miteinander kommunizieren, nämlich zumindest ein Steuergerät 10 und ein Batteriesystem 20.The hybrid vehicle 100 includes several components that use a data bus 30th communicate with each other, namely at least one control unit 10 and a battery system 20th .

Ein Steuergerät (ECU) 10 ist ein elektronisches Steuergerät, das eine Reihe von Aktoren der Verbrennungskraftmaschine V und der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 steuert. Ferner ist das Steuergerät dazu eingerichtet, relevante Sensorsignale aus dem Stufengetriebe DC, aus dem Stufenlosgetriebe CVT bzw. aus dem Planetengetriebe P auszuwerten und diese in Steuerbefehle für die entsprechenden Getriebesteller umwandeln. Das Steuergerät 10 ist also dazu eingerichtet, je nach Konfiguration des Antriebsstrangs 1 das Stufengetriebe DC, das Stufenlosgetriebe CVT oder das Planetengetriebe P zu steuern. Ferner ist das Steuergerät 10 dazu eingerichtet, ein Öffnen (Entkoppeln) und ein Schließen (Einkoppeln) der Kupplung K zu steuern.A control unit (ECU) 10 is an electronic control unit that controls a number of internal combustion engine actuators V and the first and second electrical machines E1 , E2 controls. The control unit is also set up to receive relevant sensor signals from the multi-step transmission DC , from the continuously variable transmission CVT or from the planetary gear P. evaluate and convert these into control commands for the corresponding gear actuators. The control unit 10 is set up for this, depending on the configuration of the drive train 1 the multi-step transmission DC , the continuously variable transmission CVT or the planetary gear P. to control. The control unit is also 10 set up to open (decouple) and close (couple) the clutch K to control.

Das Batteriesystem 20 kann den elektrischen Speicher ES, z.B. eine Batterie, und eine Leistungselektronik umfassen. Der elektrische Speicher ES kann durch das Anschließen an eine externe Stromquelle aufgeladen werden. Alternativ oder ergänzend kann ein Teil des von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Drehmoments der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine E1, E2 zugeführt werden, die als Generator arbeiten und das Drehmoment in elektrische Energie umwandeln können, die dann in dem elektrischen Speicher ES (zwischen-)gespeichert werden kann. Die Leistungselektronik steuert den Hochvolt-Energiefluss zwischen dem elektrischen Speicher ES und den elektrischen Maschinen E1, E2 und wandelt den in der Ladeeinheit gespeicherten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für die elektrischen Maschinen E1, E2 um.The battery system 20th can use the electrical storage IT , for example a battery, and power electronics. The electrical storage IT can be charged by connecting to an external power source. As an alternative or in addition, part of the torque generated by the internal combustion engine can be used by the first and / or second electrical machine E1 , E2 which work as a generator and can convert the torque into electrical energy, which is then stored in the electrical storage device IT can be (temporarily) saved. The power electronics control the high-voltage energy flow between the electrical storage IT and the electrical machines E1 , E2 and converts the direct current stored in the charging unit ( DC ) in alternating current (AC) for the electrical machines E1 , E2 around.

Der Datenbus 30 kann beispielsweise gemäß Kommunikationstechnologien wie CAN (controller area network), LIN (local interconnect network), FlexRay, LAN/Ethernet oder MOST realisiert werden. Auch können im Fahrzeug 100 eine Kombination mehrerer unterschiedlicher Bustypen zum Einsatz kommen.The data bus 30th can be implemented according to communication technologies such as CAN (controller area network), LIN (local interconnect network), FlexRay, LAN / Ethernet or MOST. Can also be in the vehicle 100 a combination of several different bus types can be used.

In 4A ist ein (Betriebs-)Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine V beispielhaft und schematisch dargestellt. Dabei ist über die horizontale Achse die Drehzahl n der Verbrennungskraftmaschine V (Motordrehzahl) aufgetragen und über die senkrechte Achse das von der Verbrennungskraftmaschine V erzeugte Drehmoment M. Ferner sind Linien P1 , P2 , P3 zu sehen, die jeweils Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine V mit konstanter Leistung schematisch darstellen, sog. Leistungshyperbeln, wobei die Leistung von P1 zu P2 zu P3 größer wird. Ferner ist eine Volllastkurve MMax dargestellt, die einem maximal erreichbaren Momentenverlauf der Verbrennungskraftmaschine V unter Volllast entspricht, und ein beispielhafter Betriebsbereich SB für eine Sonderbetriebsart. Um das Hybridfahrzeug 100 in der Sonderbetriebsart zu betreiben, wird die Verbrennungskraftmaschine V in dem Betriebsbereich SB betrieben. In dem vorliegenden Beispiel ist die Sonderbetriebsart ein Katalysatorheizbetrieb.In 4A is an (operating) map of the internal combustion engine V shown by way of example and schematically. The speed n of the internal combustion engine is on the horizontal axis V (Engine speed) and that of the internal combustion engine on the vertical axis V generated torque M. Also are lines P 1 , P 2 , P 3 to see the respective operating points of the internal combustion engine V with constant power, so-called power hyperbolas, where the power of P 1 to P 2 to P 3 gets bigger. There is also a full load curve M Max shown, the maximum achievable torque curve of the internal combustion engine V under full load, and an exemplary operating range SB for a special operating mode. About the hybrid vehicle 100 To operate in the special operating mode, the internal combustion engine V in the operating area SB operated. In the present example, the special operating mode is a catalyst heating mode.

Ferner ist in dem Kennfeld ein optimierter Betriebsbereich T in Form einer Linie (oder Trajektorie) beispielhaft dargestellt, der sich innerhalb der Sonderbetriebsart SB befindet. In anderen (nicht gezeigten) Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich T auch ein einzelner Betriebspunkt oder auch ein Bereich innerhalb der Sonderbetriebsart SB sein. Der optimierte Betriebsbereich T wird durch eine Vielzahl von optimierten Drehzahl-Drehmoment-Paaren (Betriebspunkte) angegeben. Entsprechend gibt der optimierte Betriebsbereich T auch eine verbrennungsmotorische Leistung PVKM an, die die Verbrennungskraftmaschine V beim Betrieb in dem optimierten Betriebsbereich T erbringen kann. In dem gezeigten Beispiel ist die optimierte Trajektorie T durch die Drehzahl- und Drehmomentgrenzen (siehe gestrichelte Linie SB) der Sonderbetriebsart SB begrenzt. In anderen Ausführungsbeispielen können eine minimale Drehzahl- und/oder Drehmomentbegrenzung des optimierten Betriebsbereichs T auch größer sein als die minimale Drehzahl- und/oder Drehmomentgrenze der Sonderbetriebsart SB. Entsprechend können eine maximale Drehzahl- und/oder Drehmomentbegrenzung des optimierten Betriebsbereichs T auch kleiner sein als die maximale Drehzahl- und/oder Drehmomentgrenze der Sonderbetriebsart SB.Furthermore, there is an optimized operating range in the map T shown as an example in the form of a line (or trajectory) within the special operating mode SB is located. In other embodiments (not shown), the optimized operating range T also a single operating point or an area within the special operating mode SB being. The optimized operating area T is indicated by a large number of optimized speed-torque pairs (operating points). Accordingly, there is the optimized operating range T also an internal combustion engine performance P VKM on that the internal combustion engine V when operating in the optimized operating range T can provide. In the example shown is the optimized trajectory T through the speed and torque limits (see dashed line SB ) the special operating mode SB limited. In other exemplary embodiments, a minimum speed and / or torque limitation of the optimized operating range T also be greater than the minimum speed and / or torque limit of the special operating mode SB . A maximum speed and / or torque limitation of the optimized operating range can accordingly be achieved T also be smaller than the maximum speed and / or torque limit of the special operating mode SB .

Der optimierte Betriebsbereich T kann empirisch ermittelt sein. Der optimierte Betriebsbereich T wird hinsichtlich eines Optimierungskriteriums bestimmt. In manchen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich T auch anhand mehrerer Optimierungskriterien bestimmt sein. Im vorliegenden Beispiel ist das Optimierungskriterium das Verhältnis von Abgasenthalpie zu Rohemissionen für das Katalysatorheizen als Sonderbetriebsart SB. Solange die Verbrennungskraftmaschine V innerhalb des optimierten Betriebsbereichs T bzw. entlang der optimierten Trajektorie T betrieben wird, kann das Hybridfahrzeug in dem Katalysatorheizbetrieb und gleichzeitig kraftstoffverbrauchs- und emissionsoptimiert betrieben werden. Je nach Optimierungsmethode und -kriterien kann der optimierte Bereich T eine andere Form aufweisenThe optimized operating area T can be determined empirically. The optimized operating area T is determined with regard to an optimization criterion. In some embodiments, the optimized operating range may T also be determined on the basis of several optimization criteria. In the present example, the optimization criterion is the ratio of exhaust gas enthalpy to raw emissions for catalytic converter heating as a special operating mode SB . As long as the internal combustion engine V within the optimized operating range T or along the optimized trajectory T is operated, the hybrid vehicle can be operated in the catalytic converter heating mode and at the same time optimized for fuel consumption and emissions. Depending on the optimization method and criteria, the optimized area T have a different shape

In 4A besitzt die optimierte Trajektorie T ein absolutes Optimum am Betriebspunkt I0, an dem das Optimierungskriterium am besten erfüllt ist. Ferner sind Linien I1 , I2 , I3 , I4 dargestellt, die jeweils Betriebspunkten gleicher Güte (hinsichtlich der Optimierung) entsprechen, wobei die Güte der Betriebspunkte von innen nach außen (also von Linie I1 nach Linie I4 ) abnimmt, d.h. die Betriebspunkte weniger optimiert sind. Somit sind bspw. die Betriebspunkte auf der Linie I1 besser als die Betriebspunkte auf der Linie I2 . Die Linien I1 , I2 , I3 , I4 werden auch als Iso-Linien bezeichnet.In 4A has the optimized trajectory T an absolute optimum at the operating point I 0 , at which the optimization criterion is best met. Furthermore are lines I 1 , I 2 , I 3 , I 4 shown, each of which corresponds to operating points of the same quality (with regard to optimization), the quality of the operating points from the inside to the outside (i.e. from the line I 1 after line I 4 ) decreases, ie the operating points are less optimized. Thus, for example, the operating points are on the line I 1 better than the operating points on the line I 2 . The lines I 1 , I 2 , I 3 , I 4 are also known as iso lines.

In dem Kennfeld ist weiterhin eine maximale Antriebsleistung Pdes des Antriebsstrangs als gestrichelte Linie dargestellt. Die maximale Antriebsleistung Pmax gibt an, welche (positive) Gesamtantriebsleistung das Hybridfahrzeug erbringen kann, während der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T verschoben bzw. betrieben werden kann. Die maximale Antriebsleistung Pmax setzt sich zusammen aus einer verbrennungsmotorischen Leistung PVKM und einer elektrischen Leistungsreserve PEM,max .A maximum drive power is still in the map P des of the drive train shown as a dashed line. The maximum drive power Pmax indicates which (positive) total drive power the hybrid vehicle can produce during the operating point of the internal combustion engine V along the optimized trajectory T can be moved or operated. The maximum drive power Pmax is made up of an internal combustion engine power P VKM and an electrical power reserve P EM, max .

Die verbrennungsmotorische Leistung PVKM wird angegeben durch die optimierte Trajektorie T. Im Speziellen lässt sich die verbrennungsmotorische Leistung PVKM über die folgende Formel berechnen: P V K M = 2 π M n

Figure DE102020208181A1_0001
mit
M = Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine
N = Drehzahl der VerbrennungskraftmaschineThe internal combustion engine performance P VKM is indicated by the optimized trajectory T . In particular, the internal combustion engine performance P VKM calculate using the following formula: P. V K M. = 2 π M. n
Figure DE102020208181A1_0001
With
M = torque of the internal combustion engine
N = speed of the internal combustion engine

Die elektrische Leistungsreserve PEM,max wird durch die elektrische Maschine E2, die zum Antreiben des Hybridfahrzeugs verwendet werden kann, und den elektrischen Speicher ES zur Verfügung gestellt. So kann die elektrische Maschine E2 die in dem elektrische Speicher ES gespeicherte Energie in kinetische Energie umwandeln und zum Antreiben des Hybridfahrzeugs verwenden. Somit dient die elektrische Leistungsreserve PEM,max als elektrische Leistungsreserve des Antriebsstrangs 1. Die elektrische Leistungsreserve PEM,max kann also zusätzlich zur verbrennungsmotorischen Leistung PVKM abgerufen werden. Daher erhält man die Linie für die maximale Antriebsleistung Pmax durch eine (parallele) Verschiebung der Linie T in Richtung der senkrechten Achse um den Beitrag der elektrischen Leistungsreserve PEM,max .The electrical power reserve P EM, max is made by the electric machine E2 that can be used to drive the hybrid vehicle and the electrical storage IT made available. So can the electric machine E2 those in the electrical storage IT Convert stored energy into kinetic energy and use it to drive the hybrid vehicle. The electrical power reserve is therefore used P EM, max as electrical power reserve of the drive train 1 . The electrical power reserve P EM, max can therefore in addition to the internal combustion engine performance P VKM can be accessed. The line for the maximum drive power Pmax is therefore obtained by shifting the line (parallel) T in the direction of the vertical axis by the contribution of the electrical power reserve P EM, max .

Ferner ist eine beispielhafte aktuelle Antriebsleistung Pact dargestellt. Die aktuelle Antriebsleistung Pact gibt an, wieviel Antriebsleistung durch Verschieben des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T unter Beibehaltung einer (aus der elektrischen Leistungsreserve PEM,max abgerufenen) elektrischen Antriebsleistung PEM , die durch die zweite elektrische Maschine E2 erbracht werden kann. Da die abgerufene elektrische Antriebsleistung PEM kleiner ist als die elektrische Leistungsreserve PEM,max , liegt noch eine abrufbare Reserveleistung PEM,res aus der elektrischen Leistungsreserve PEM,max vor. Die Reserveleistung PEM,res kann wie folgt berechnet werden: P E M , r e s = P E M , m a x P E M

Figure DE102020208181A1_0002
Furthermore, is an exemplary current drive power P act shown. The current drive power P act indicates how much drive power by shifting the operating point of the internal combustion engine V along the optimized trajectory T while maintaining a (from the electrical power reserve P EM, max retrieved) electrical drive power P EM by the second electric machine E2 can be provided. As the requested electrical drive power P EM is smaller than the electrical power reserve P EM, max , there is still a retrievable reserve power P EM, res from the electrical power reserve P EM, max before. The reserve power P EM, res can be calculated as follows: P. E. M. , r e s = P. E. M. , m a x - P. E. M.
Figure DE102020208181A1_0002

In 4B ist das Kennfeld aus 4A gezeigt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die Iso-Linien I1 , I2 , I3 , I4 weggelassen wurden. Im Unterschied zu 4a ist in 4B ein Momentenband PVKM,res gezeigt, das zu jeder Drehzahl entlang der optimierten Trajektorie T ein minimales und maximales Drehmoment angibt. Das Momentenband PVKM,res gibt eine verbrennungsmotorische Leistungsreserve des Antriebsstrangs 1 an, die kurzfristig abgerufen werden kann. Die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res kann genutzt werden, um kurzfristige Änderungen in der Antriebsleistungsanforderung Pdes zu bedienen, ohne dabei eine Drehzahländerung der Verbrennungskraftmaschine V (also eine Verschiebung des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T) oder Änderung der elektrischen Antriebsleistung PEM durchführen zu müssen. Mit anderen Worten, um eine kurzfristige Änderung der Antriebsleistungsanforderung zu bedienen, kann ein von der Verbrennungskraftmaschine V erbrachtes Drehmoment innerhalb des Momentenbands PVKM,res (nach oben oder nach unten) verschoben werden. Damit können ungünstige Zustände während eines instationären Betriebs der Verbrennungskraftmaschine V und ein (aus Drehzahländerungen der Verbrennungskraftmaschine V resultierendes) akustisch auffälliges Verhalten der Verbrennungskraftmaschine V gegenüber dem Fahrer vermieden werden.In 4B the map is off 4A shown, with the iso-lines for the sake of clarity I 1 , I 2 , I 3 , I 4 have been omitted. In contrast to 4a is in 4B a moment band P VKM, res shown that at each speed along the optimized trajectory T indicates a minimum and maximum torque. The moment band P VKM, res provides a combustion engine power reserve for the drive train 1 which can be accessed at short notice. The internal combustion engine power reserve P VKM, res can be used to make short-term changes in the drive power requirement P des to operate without changing the speed of the internal combustion engine V (i.e. a shift in the operating point of the internal combustion engine V along the optimized trajectory T ) or changing the electrical drive power P EM to have to perform. In other words, in order to serve a short-term change in the drive power requirement, one of the internal combustion engine V generated torque within the torque band P VKM, res (up or down). This can lead to unfavorable conditions during unsteady operation of the internal combustion engine V and on (from changes in speed of the internal combustion engine V resulting) acoustically noticeable behavior of the internal combustion engine V to be avoided towards the driver.

Ferner ist in 4B zusätzlich eine minimale Drehzahl nT,min und eine maximale Drehzahl nT,max auf der optimierten Trajektorie T angegeben. Der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V kann dann zwischen der minimalen Drehzahl nT,min, nT,max entlang der optimierten Trajektorie T verschoben werden. Die minimale und die maximale Drehzahl nT,min, nT,max entlang der optimierten Trajektorie T entsprechen auch einer minimalen und einer maximalen Leistungsgrenze PT,min und PT,max, die die Verbrennungskraftmaschine V im Betrieb entlang der optimierten Trajektorie T einhält. Somit kann auch analog zum oben erwähnten Momentenband PVKM,res ein Drehzahlband durch die minimale und maximale Drehzahl nT,min, nT,max in Drehzahlrichtung über die optimierte Trajektorie T vorgesehen sein. In manchen Ausführungsformen können das obige Momentenband PVKM,res und das Drehzahlband vorgesehen sein. In diesen Ausführungsformbeispielen können zusätzlich eine minimale und eine maximale Leistungsgrenze vorgesehen sein. Dabei entspricht dann eine minimale Leistungsgrenze demjenigen Punkt, der durch die minimale Drehzahlgrenze nT,min und der unteren Grenze des Momentenbandes PVKM,res dargestellt wird. Entsprechend befindet sich die maximale Leistungsgrenze an demjenigen Punkt, der durch die maximale Drehzahlgrenze nT,max und der oberen Grenze des Momentenbandes PVKM,res dargestellt wird. Anders ausgedrückt, die minimale Leistungsgrenze entspricht einem Punkt links unten in einem Bereich, der durch die minimale und maximale Drehzahlgrenze nT,min, nT,max sowie das Momentenband PVKM,res begrenzt wird, und die maximale Leistungsgrenze entspricht einem Punkt rechts oben in diesem Bereich.Furthermore, in 4B additionally a minimum speed n T, min and a maximum speed n T, max on the optimized trajectory T specified. The operating point of the internal combustion engine V can then between the minimum speed n T, min , n T, max along the optimized trajectory T be moved. The minimum and the maximum speed n T, min , n T, max along the optimized trajectory T also correspond to a minimum and a maximum power limit P T, min and P T, max , which the internal combustion engine V during operation along the optimized trajectory T adheres to. Thus, analogous to the torque band mentioned above can also be used P VKM, res a speed band through the minimum and maximum speed n T, min , n T, max in the speed direction over the optimized trajectory T be provided. In some embodiments, the above torque band P VKM, res and the speed band can be provided. In these exemplary embodiments, a minimum and a maximum power limit can also be provided. A minimum power limit then corresponds to that point which is caused by the minimum speed limit n T, min and the lower limit of the torque band P VKM, res is shown. Correspondingly, the maximum power limit is at the point that is caused by the maximum speed limit n T, max and the upper limit of the torque band P VKM, res is shown. In other words, the minimum power limit corresponds to a point at the bottom left in a range defined by the minimum and maximum speed limits n T, min , n T, max and the torque band P VKM, res is limited, and the maximum power limit corresponds to a point at the top right in this area.

Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine V derart betrieben werden, dass sie keine geringere oder höhere Leistung PVKM der Verbrennungskraftmaschine V erbringt, die zum Verlassen der Sonderbetriebsart SB führen kann. Somit kann sichergestellt werden, dass das Hybridfahrzeug 100 zuverlässig in der Sonderbetriebsart SB betrieben werden kann. Damit kann des Weiteren sichergestellt werden, dass die Sonderbetriebsart SB nicht unnötig ineffizient wird oder unnötig verlängert wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn beim Betrieb mit minimaler Leistung während der minimalen notwendigen Dauer der Sonderbetriebsart SB alle von der Verbrennungskraftmaschine V erzeugte Energie auch vollständig vom elektrischen Speicher ES aufgenommen werden könnte.This allows the internal combustion engine V operated in such a way that they have no lower or higher output P VKM the internal combustion engine V provides that to exit the special operating mode SB can lead. Thus, it can be ensured that the hybrid vehicle 100 reliable in the special operating mode SB can be operated. This can also be used to ensure that the special operating mode SB does not become unnecessarily inefficient or unnecessarily extended. This is the case, for example, when the special operating mode is used for the minimum required duration during operation with minimum power SB all from the internal combustion engine V generated energy also completely from the electrical storage IT could be included.

5 zeigt ein Verfahren zum Betreiben des Hybridfahrzeugs während der Sonderbetriebsart SB. 5 shows a method for operating the hybrid vehicle during the special operating mode SB .

In S1 wird die Antriebsleistungsanforderung Pdes zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 1 erfasst. Wie oben erwähnt, kann die Antriebsleistungsanforderung Pdes bspw. aus der Stellung eines Beschleunigungspedals des Hybridfahrzeugs abgeleitet werden. Auch andere Möglichkeiten zur Erfassung der Antriebsleitungsanforderung Pdes sind möglich.The drive power requirement is in S1 P des for driving the hybrid vehicle 1 recorded. As mentioned above, the drive power requirement P des For example, can be derived from the position of an accelerator pedal of the hybrid vehicle. There are also other options for recording the drive line requirement P des are possible.

In S2 wird die Verbrennungskraftmaschine V in dem für die Sonderbetriebsart SB optimierten Betriebsbereich T betrieben. Wie in dem in 4A gezeigten Beispiel kann der optimierte Betriebsbereich T eine optimierte Betriebslinie sein. Der optimierte Betriebsbereich T ist bereits vorher bekannt und kann bspw. vom Fahrzeugsteuergerät aus einer Datenbank abgerufen werden.
In S3 wird die Antriebsleistungsanforderung Pdes mittels des Antriebsstrangs 1 umgesetzt, wobei die Verbrennungskraftmaschine V innerhalb des optimierten Betriebsbereichs T betrieben wird. Dabei wird der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V in Abhängigkeit der Antriebsleistungsanforderung Pdes ausgewählt. In manchen Ausführungsformen wird der Antriebsstrang 1 derart eingestellt, dass die Verbrennungskraftmaschine V so nah wie möglich am optimalen Betriebspunkt I0 betrieben werden kann. Somit kann die Antriebsleistungsanforderung Pdes durch die verbrennungsmotorische Leistung PVKM , durch die elektrische Antriebsleistung PEM oder eine Kombination aus beiden erfüllt werden.
In S2, the internal combustion engine V in that for the special operating mode SB optimized operating range T operated. As in the in 4A example shown can be the optimized operating range T be an optimized operating line. The optimized operating area T is already known in advance and can, for example, be called up from a database by the vehicle control unit.
The drive power requirement is in S3 P des by means of the drive train 1 implemented, the internal combustion engine V within the optimized operating range T is operated. This is the operating point of the internal combustion engine V depending on the drive power requirement P des selected. In some embodiments, the powertrain is 1 set so that the internal combustion engine V can be operated as close as possible to the optimal operating point I 0 . Thus, the drive power requirement P des through the combustion engine performance P VKM , through the electric drive power P EM or a combination of both can be met.

In der Regel wird versucht, die Antriebsleistungsanforderung Pdes durch die verbrennungsmotorische Leistung PVKM über Verschiebung des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T zu erfüllen. Jedoch kann es vorkommen, dass die Antriebsleistungsanforderung Pdes größer oder kleiner ist als die verbrennungsmotorische Leistung PVKM , die durch Verschiebung des Betriebspunkts entlang der optimierten Trajektorie T einstellbar ist. Diese Leistungslücke ΔP kann wie folgt ermittelt werden: Δ P = P d e s P V K M

Figure DE102020208181A1_0003
As a rule, an attempt is made to meet the drive power requirement P des through the combustion engine performance P VKM by shifting the operating point of the internal combustion engine V along the optimized trajectory T to meet. However, it can happen that the drive power requirement P des is greater or less than the internal combustion engine power P VKM by shifting the operating point along the optimized trajectory T is adjustable. This performance gap ΔP can be determined as follows: Δ P. = P. d e s - P. V K M.
Figure DE102020208181A1_0003

Ist ΔP größer als 0, so kann die Leistungslücke bzw. fehlende Leistung ΔP durch die elektrische Antriebsleistung PEM bedient werden. Ist ΔP kleiner als 0, so kann die Leistungslücke bzw. überschüssige Leistung ΔP auch durch eine entsprechende Übersetzung der verbrennungsmotorischen Leistung PVKM als Antriebsleistung an die Räder R erfüllt werden. Alternativ oder ergänzend kann die erste und/oder zweite elektrische Maschine E1, E2 als Generator betrieben werden, um den überschüssigen Teil der verbrennungsmotorischen Leistung PVKM in elektrische Leistung umzuwandeln. Somit kann durch den Betrieb der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine E1, E2 als Generator die elektrische Leistungsreserve PEM,max aufgebaut werden, indem mittels der überschüssigen Leistung ΔP der elektrische Speicher ES geladen wird. In manchen Ausführungsformen, bei denen ein Momentenband PVKM,res um die optimierte Trajektorie T vorgesehen ist, kann die Leistungslücke ΔP auch durch die vom Momentenband zur Verfügung gestellte Leistungsreserve bedient werden. Ist ΔP gleich 0, so kann die Antriebsleistungsanforderung Pdes durch Verschieben des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T und somit nur durch die verbrennungsmotorische Leistung PVKM erfüllt werden. Somit kann erreicht werden, dass die Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T betrieben wird und gleichzeitig der Antriebsstrang die Antriebsleistungsanforderung Pdes erfüllt.is ΔP greater than 0, the performance gap or lack of performance ΔP through the electrical drive power P EM to be served. is ΔP less than 0, the performance gap or excess performance ΔP also through a corresponding translation of the internal combustion engine performance P VKM as drive power to the wheels R. to be met. As an alternative or in addition, the first and / or second electrical machine can E1 , E2 operated as a generator to generate the excess of the internal combustion engine power P VKM to convert it into electrical power. Thus, by operating the first and / or second electrical machine E1 , E2 as a generator, the electrical power reserve P EM, max be built up by means of the excess power ΔP the electrical storage IT is loaded. In some embodiments where a torque band P VKM, res around the optimized trajectory T is provided, the performance gap can ΔP can also be served by the power reserve made available by the torque band. is ΔP equals 0, the drive power requirement P des by shifting the operating point of the internal combustion engine V along the optimized trajectory T and thus only through the internal combustion engine performance P VKM to be met. It can thus be achieved that the internal combustion engine V along the optimized trajectory T is operated and at the same time the drive train meets the drive power requirement P des Fulfills.

Wird der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V unter Berücksichtigung der oben erwähnten minimalen und maximalen Drehzahl nT,min, nT,max verschoben, wird die Leistungslücke ΔP mit Hilfe der elektrischen Leistungsreserve PEM,max bedient. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Hybridfahrzeug 100 bzw. die Verbrennungskraftmaschine V sicher in der Sonderbetriebsart SB betrieben werden kann. Die Sonderbetriebsart SB wird verlassen, wenn ein entsprechendes Steuersignal zum Verlassen der Sonderbetriebsart SB vorliegt. Dieses Steuersignal kann erzeugt werden, wenn bspw. ein Fahrer einen „Kick-Down“ durchführt. In anderen Beispielen kann das Steuersignal zum Verlassen der Sonderbetriebsart SB erzeugt werden, wenn ein Ladezustand des elektrischen Speichers ES einen minimalen oder maximalen Ladezustand erreicht. Grundsätzlich hängen der minimale und maximale Ladezustand von dem verbauten elektrischen Speicher ab. Beispielhaft können für bestimmte elektrische Speicher ES die Ladezustandsgrenzen bspw. zwischen 15 % und 95 % betragen.Becomes the operating point of the internal combustion engine V taking into account the minimum and maximum speed n T, min , n T, max mentioned above, the power gap is shifted ΔP with the help of the electrical power reserve P EM, max served. This can ensure that the hybrid vehicle 100 or the internal combustion engine V safe in the special operating mode SB can be operated. The special operating mode SB is exited when a corresponding control signal to exit the special operating mode SB is present. This control signal can be generated if, for example, a driver performs a “kick-down”. In other examples, the control signal can be used to exit the special operating mode SB are generated when a state of charge of the electrical storage IT reaches a minimum or maximum state of charge. Basically, the minimum and maximum state of charge depend on the built-in electrical storage device. An example can be for certain electrical storage systems IT the state of charge limits are between 15% and 95%, for example.

In manchen Ausführungsformen kann die Verbrennungskraftmaschine V in Abhängigkeit einer mittleren Leistungsanforderung Pdes,avg betrieben werden. In manchen Ausführungsformen kann die Verbrennungskraftmaschine V in einem Betriebspunkt entlang der optimierten Trajektorie T betrieben werden, um die mittlere Leistungsanforderung Pdes,avg zu erfüllen. Ein Unterschied ΔPdes,avg zwischen der (tatsächlichen) Antriebsleistungsanforderung Pdes und der mittleren Leistungsanforderung Pdes,avg kann durch folgende Formel ausgedrückt werden: Δ P d e s , a v g = P d e s P d e s , a v g

Figure DE102020208181A1_0004
In some embodiments, the internal combustion engine V depending on an average performance requirement P des, avg operate. In some embodiments, the internal combustion engine V at an operating point along the optimized trajectory T operated to the mean power requirement P des, avg to meet. A difference ΔP des, avg between the (actual) drive power requirement P des and the mean performance requirement P des, avg can be expressed by the following formula: Δ P. d e s , a v G = P. d e s - P. d e s , a v G
Figure DE102020208181A1_0004

Der Unterschied ΔPdes,avg zwischen der (tatsächlichen) Antriebsleistungsanforderung Pdes und der mittleren Leistungsanforderung Pdes,avg kann in entsprechender Weise wie oben zur Leistungslücke ΔP beschrieben durch den Antriebsstrang 1 bedient/geschlossen werden. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T betrieben werden, um die mittlere Antriebsleistungsanforderung Pdes,avg zu erfüllen, wobei bspw. Leistungsspitzen (ΔPdes,avg ist größer als 0) durch die elektrische Leistungsreserve PEM,max abgedeckt werden können.The difference ΔP des, avg between the (actual) drive power requirement P des and the mean performance requirement P des, avg can address the performance gap in the same way as above ΔP described by the drive train 1 operated / closed. The internal combustion engine can thus V along the optimized trajectory T operated to the mean drive power requirement P des, avg to meet, for example. Power peaks (ΔP des, avg is greater than 0) through the electrical power reserve P EM, max can be covered.

In weiteren Ausführungsformen kann die Verschiebung des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine entlang der optimierten Trajektorie T auch in Abhängigkeit der elektrischen und/oder verbrennungsmotorischen Leistungsreserve PVKM,res erfolgen. Beispielsweise kann, wenn noch viel elektrische Leistungsreserve PEM,max vorliegt, die Verbrennungskraftmaschine V für eine vergleichsweise lange Zeit näher am optimalen Betriebspunkt I0 betrieben werden, da die Leistungslücke ΔP vergleichsweise lange durch die elektrische Leistungsreserve PEM,max bedient werden kann. Entsprechend kann, wenn nur noch wenig elektrische Leistungsreserve PEM,max vorliegt, die Verbrennungskraftmaschine V für eine vergleichsweise kurze Zeit näher am optimalen Betriebspunkt I0 betrieben werden, da die Leistungslücke ΔP vergleichsweise kurz durch die elektrische Leistungsreserve PEM,max bedient werden kann. In manchen Ausführungsformen kann „viel elektrische Leistungsreserve“ bedeuten, dass ein Ladezustand des elektrischen Speichers ES größer als ein vorbestimmter Grenzladewert ist. Der Grenzladewert kann zwischen 95 % und 15 % liegen. Dadurch kann eine aktuelle Leistungsfähigkeit des Antriebsstrangs 1, die von einer (Betriebs-)Temperatur und/oder von dem Ladezustand des elektrischen Speichers ES und/oder von einer (Betriebs-) Temperatur der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine E1, E2 abhängig ist, bei der Auswahl des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V berücksichtigt werden.In further embodiments, the shift of the operating point of the internal combustion engine along the optimized trajectory T also depending on the electrical and / or internal combustion engine power reserve P VKM, res respectively. For example, if there is still a lot of electrical power reserve P EM, max is present, the internal combustion engine V be operated closer to the optimal operating point I 0 for a comparatively long time, since the power gap ΔP comparatively long due to the electrical power reserve P EM, max can be operated. Correspondingly, if there is only little electrical power reserve P EM, max is present, the internal combustion engine V be operated closer to the optimal operating point I 0 for a comparatively short time, since the power gap ΔP comparatively short due to the electrical power reserve P EM, max can be operated. In some embodiments, “a lot of electrical power reserve” can mean that a state of charge of the electrical storage device IT is greater than a predetermined limit load value. The limit load value can be between 95% and 15%. This enables a current performance of the powertrain 1 that depends on an (operating) temperature and / or on the state of charge of the electrical storage device IT and / or from an (operating) temperature of the first and / or second electrical machine E1 , E2 is dependent on the selection of the operating point of the internal combustion engine V must be taken into account.

Ferner kann bspw. eine kurzfristige (Leistungs-)Änderung durch die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res bedient werden, um ungünstige Betriebszustände während eines instationären Betriebs der Verbrennungskraftmaschine V zu vermeiden. Je geringer die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res ist, desto kürzer ist ihre Nutzungsdauer, so dass der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V früher verschoben wird. So kann beispielsweise die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res verwendet werden, wenn sich eine Entfernung/Abstand (Leistungsdifferenz) von der gewünschten Leistung und der optimierten Trajektorie T sich unterhalb einem vorbestimmten Abstandswert befindet. Ferner kann die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res verwendet werden, um eine weitere Lasterhöhung der Verbrennungskraftmaschine V zu vermeiden, die sonst zu einem Verlassen der Sonderbetriebsart SB führen würde. Auch kann die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res verwendet werden, um eine Annäherung an den maximal konvertieren Emissions-Massenstrom für eine Abgasnachbehandlung zu ermöglichen.Furthermore, for example, a short-term (power) change due to the internal combustion engine power reserve P VKM, res are used to avoid unfavorable operating conditions during transient operation of the internal combustion engine V to avoid. The lower the internal combustion engine power reserve P VKM, res is, the shorter its useful life, so that the operating point of the internal combustion engine V moved earlier. For example, the internal combustion engine power reserve P VKM, res used when there is a distance / distance (power difference) from the desired power and the optimized trajectory T is below a predetermined distance value. Furthermore, the internal combustion engine power reserve P VKM, res used to further increase the load on the internal combustion engine V to avoid which would otherwise lead to exiting the special operating mode SB would lead. The internal combustion engine power reserve can also P VKM, res can be used to approximate the maximum converted emission mass flow for exhaust gas aftertreatment.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AntriebsstrangPowertrain
1010
SteuergerätControl unit
2020th
BatteriesystemBattery system
3030th
DatenbusData bus
100100
HybridfahrzeugHybrid vehicle
AA.
AchsgetriebeAxle drive
A1A1
vorderachsseitiges Achsgetriebeaxle drive on the front axle
A2A2
hinterradseitiges Achsgetrieberear axle drive
CVTCVT
StufenlosgetriebeContinuously variable transmission
DCDC
StufengetriebeMulti-step transmission
EE.
Elektrische MaschineElectric machine
E1E1
erste elektrische Maschinefirst electric machine
E2E2
zweite elektrische Maschinesecond electric machine
ESIT
elektrischer Speicherelectrical storage
I1-4I1-4
Iso-LinienIso lines
KK
Kupplungcoupling
MmaxMmax
MaximalmomentverlaufMaximum torque curve
PP.
PlanetengetriebePlanetary gear
P1,2,3P1,2,3
LeistungshyperbelnPower hyperbolas
PactPact
aktuelle Antriebsleistungcurrent drive power
PdesPdes
AntriebsleistungsanforderungDrive power requirement
Pdes,avgPdes, avg
mittlere Antriebsleistungsanforderungmedium drive power requirement
PmaxPmax
maximale Antriebsleistungmaximum drive power
ΔPΔP
LeistungslückePerformance gap
ΔPdesΔPdes
Unterschied zwischen Antriebsleistungsanforderung und mittlerer AntriebsleistungsanforderungDifference between drive power requirement and average drive power requirement
PEMPEM
elektrische Antriebsleistungelectrical drive power
PEM,maxPEM, max
elektrische Leistungsreserveelectrical power reserve
PEM,resPEM, res
elektrische Reserveleistungelectrical reserve power
PVKMPVKM
verbrennungsmotorische Leistunginternal combustion engine performance
PVKM,resPVKM, res
verbrennungsmotorische Leistungsreserveinternal combustion engine power reserve
RR.
Räderwheels
RBRB
HinterräderRear wheels
RFRF
VorderräderFront wheels
SBSB
SonderbetriebsartSpecial operating mode
TT
optimierter Betriebsbereich / optimierte Linie bzw. Trajektorieoptimized operating range / optimized line or trajectory
T1T1
erster Übersetzungseinrichtungfirst translation facility
T2T2
zweite Übersetzungseinrichtungsecond translation device
VV
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
S1-S3S1-S3
VerfahrensschritteProcedural steps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • JP 2016037252 A [0003]JP 2016037252 A [0003]
  • JP 4967898 B2 [0004]JP 4967898 B2 [0004]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (100) in einer Sonderbetriebsart (SB), wobei das Hybridfahrzeug (100) einen Antriebsstrang (1) aufweist, der eine Verbrennungskraftmaschine (V), eine elektrische Maschine (E1, E2) und einen Abtrieb aufweist und der Antriebsstrang (1) eingerichtet ist, eine von der Verbrennungskraftmaschine (V) abgegebene Leistung (PVKM) auf den Abtrieb variabel zu übersetzen, wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen einer Antriebsleistungsanforderung (Pdes) zum Antreiben des Hybridfahrzeugs (100) gemäß einem Fahrerwunsch; - Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (100) in einem für die Sonderbetriebsart (SB) optimierten Betriebsbereich (T); und - Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes) mittels des Antriebsstrangs (100), wobei die Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereich (T) betrieben wird.A method for operating a hybrid vehicle (100) in a special operating mode (SB), the hybrid vehicle (100) having a drive train (1) which has an internal combustion engine (V), an electric machine (E1, E2) and an output, and the drive train (1) is set up to variably translate a power (P VKM ) output by the internal combustion engine (V) to the output, the method comprising: detecting a drive power requirement (P des ) for driving the hybrid vehicle (100) according to a driver's request; - Operating the internal combustion engine (100) in an operating range (T) optimized for the special operating mode (SB); and - Implementation of the drive power requirement (P des ) by means of the drive train (100), the internal combustion engine (V) being operated within the optimized operating range (T). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes) mittels des Antriebsstrangs (1) ferner mindestens eines von Folgenden umfasst: - Übersetzen der von der Verbrennungskraftmaschine (V) abgegebenen Leistung (PVKM) zur Umsetzung der Antriebsleitungsanforderung (Pdes); und - Betreiben der elektrischen Maschine (E1, E2) in einem Motor- oder Generatormodus zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes).Procedure according to Claim 1 , the implementation of the drive power requirement (P des ) by means of the drive train (1) further comprising at least one of the following: - translation of the power (P VKM ) delivered by the internal combustion engine (V) to implement the drive line requirement (P des ); and - operating the electrical machine (E1, E2) in a motor or generator mode to achieve the drive power requirement (P des ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der optimierte Betriebsbereich (T) einen optimalen Betriebspunkt (I0) bei einer bestimmten Leistung der Verbrennungskraftmaschine (V) umfasst und nebengeordnete optimierte Betriebspunkte für weitere Leistungen der Verbrennungskraftmaschine (V).Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the optimized operating range (T) includes an optimal operating point (I 0 ) at a certain power of the internal combustion engine (V) and ancillary optimized operating points for further powers of the internal combustion engine (V). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der optimierte Betriebsbereich (T) innerhalb einer minimalen Leistungsgrenze und einer maximalen Leistungsgrenze für die Sonderbetriebsart (SB) liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the optimized operating range (T) lies within a minimum power limit and a maximum power limit for the special operating mode (SB). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der optimierte Betriebsbereich (T) innerhalb einer minimalen Drehzahl und einer maximalen Drehzahl für die Sonderbetriebsart (SB) liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the optimized operating range (T) lies within a minimum speed and a maximum speed for the special operating mode (SB). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereichs (T) ferner umfasst: - Verschieben eines Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereichs (T) in Abhängigkeit einer Leistungsreserve des Antriebsstrangs, wobei die Leistungsreserve eine elektrische Leistungsreserve (PEM,max), die durch die elektrische Maschine (E1, E2) und einem elektrischen Speicher (ES) zur Verfügung gestellt wird, und/oder eine verbrennungsmotorische Leistungsreserve (PVKM,res), die durch ein Momentenband um den optimierten Betriebsbereich (T) zur Verfügung gestellt wird, aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein operating the internal combustion engine (V) within the optimized operating range (T) further comprises: - shifting an operating point of the internal combustion engine (V) within the optimized operating range (T) as a function of a power reserve of the drive train, wherein the Power reserve an electrical power reserve (P EM, max ), which is made available by the electrical machine (E1, E2) and an electrical storage device (ES), and / or an internal combustion engine power reserve (P VKM, res ), which is provided by a torque band is made available to the optimized operating range (T). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verbrennungskraftmaschine (V) in Abhängigkeit einer mittleren Antriebsleistungsanforderung (Pdes,avg) betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the internal combustion engine (V) is operated as a function of an average drive power requirement (P des, avg ). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sonderbetriebsart (SB) einen Katalysatorheizbetrieb des Hybridfahrzeugs umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the special operating mode (SB) comprises a catalytic converter heating mode of the hybrid vehicle. Steuergerät (10), das eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.Control device (10), which is set up, a method according to one of the preceding Claims 1 until 8th to execute. Hybridfahrzeug (100) mit einem Steuergerät (10) nach Anspruch 9, wobei das Hybridfahrzeug (100) eingerichtet und ausgebildet ist, ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 auszuführen.Hybrid vehicle (100) with a control unit (10) Claim 9 , wherein the hybrid vehicle (100) is set up and designed, a method according to the Claims 1 until 8th to execute.
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