DE102021133792A1 - Kraftwagen mit einem Vollhybridelektroantrieb und Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwagens - Google Patents

Kraftwagen mit einem Vollhybridelektroantrieb und Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwagens Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen (1) mit einem Vollhybridelektroantrieb (2), der wenigstens einen Verbrennungsmotor (3), der über wenigstens eine Motoraufhängungseinheit (4) mit wenigstens einem Bauteil einer gefederten Masse des Kraftwagens (1) verbunden ist, wenigstens einen Elektromotor (8) und wenigstens eine Ansteuerelektronik (11), die eingerichtet ist, in einem Elektrofahrmodus des Vollhybridelektroantriebs (2) den Kraftwagen (1) bei abgestelltem Verbrennungsmotor (3) ausschließlich mit dem Elektromotor (8) anzutreiben, aufweist. Um das NVH-Verhalten des Kraftwagens (1) zu verbessern, weist der Vollhybridelektroantrieb (2) wenigstens eine mit der Ansteuerelektronik (11) verbundene oder verbindbare, im Bereich der Motoraufhängungseinheit (4) angeordnete oder durch die Motoraufhängungseinheit (4) gebildete Fixiereinheit auf, durch deren Aktivierung mittels der Ansteuerelektronik (11) der Verbrennungsmotor (3) starr mit dem Bauteil verbindbar ist, wobei die Ansteuerelektronik (11) eingerichtet ist, die Fixiereinheit während des Elektrofahrmodus zumindest zeitweilig zu aktivieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einem Vollhybridelektroantrieb, der wenigstens einen Verbrennungsmotor, der über wenigstens eine Motoraufhängungseinheit mit wenigstens einem Bauteil einer gefederten Masse des Kraftwagens verbunden ist, wenigstens einen Elektromotor und wenigstens eine Ansteuerelektronik, die eingerichtet ist, in einem Elektrofahrmodus des Vollhybridelektroantriebs den Kraftwagen bei abgestelltem Verbrennungsmotor ausschließlich mit dem Elektromotor anzutreiben, aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens mit einem Vollhybridelektroantrieb, der wenigstens einen Verbrennungsmotor und wenigstens einen Elektromotor aufweist, wobei der Kraftwagen in einem Elektrofahrmodus des Vollhybridelektroantriebs bei abgestelltem Verbrennungsmotor ausschließlich mit dem Elektromotor angetrieben wird.
  • Ein Vollhybridelektrokraftwagen ist mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor ausgestattet. Wenn ausschließlich der Elektromotor den Kraftwagen antreibt, wird der Verbrennungsmotor abgestellt und ist somit nur eine zusätzliche Masse, die der Kraftwagen mitführt. Diese zusätzliche Masse ist nicht fest mit dem übrigen Kraftwagen verbunden, da der Verbrennungsmotor in der Regel über eine Motoraufhängung, die Dämpfer und dergleichen aufweist, am übrigen Kraftwagen befestigt ist.
  • Eine Motoraufhängung ist herkömmlich so abgestimmt, dass eine Übertragung von Schwingungen des arbeitenden Verbrennungsmotors auf die Fahrzeugkarosserie minimiert ist. Es handelt sich bei einer solchen Motoraufhängung also insbesondere nicht um eine starre Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Fahrzeugkarosserie, sondern um ein System mit auf den Kraftwagen abgestimmter Dämpfungswirkung.
  • Der über die Motoraufhängung „lose“ bzw. beweglich mit der Fahrzeugkarosserie verbundene Verbrennungsmotor stellt also eine Masse dar, die einen separaten Schwingungsvorgang auslösen kann. Diese separaten Schwingungen bzw. Vibrationen können unangenehm bzw. störend sein, beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor während einer Fahrt durch bestimmte Fahrzustände zum Schwingen angeregt wird, beispielsweise beim Befahren einer unebenen Straße, beim Überfahren von Schlaglöchern und dergleichen.
  • Die DE 10 2005 016 606 A1 und die US 5 386 977 A offenbaren jeweils ein hydraulisch dämpfendes Motorlager.
  • Die US 7 194 344 B2 offenbart eine Aufhängungsbaugruppe zur Verbindung einer Fahrzeugantriebsstrangbaugruppe mit einem Fahrzeugchassis. Die Aufhängungsbaugruppe weist mindestens eine umschaltbare Aufhängung, die mindestens in einem Motorleerlaufmodus betrieben werden kann, mindestens einen Fahrzeugsensor, der auf operative Weise mit dem Antriebsstrang verbunden ist, und ein Steuergerät auf, um die Eingabe aus diesem mindestens einen Fahrzeugsensor zu empfangen und zu verarbeiten, und um die umschaltbare Aufhängung so zu steuern, dass sie in den Motorleerlaufmodus geschaltet wird, wenn die verarbeitete Eingabe des mindestens einen Fahrzeugsensors einen vorgewählten Schwellwert übersteigt.
  • Die US 10 400 691 B2 offenbart ein Systeme und ein Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen oder Vibrationen, die von einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs erzeugt werden, wobei eine NVH-Charakteristik des Fahrzeugs zumindest teilweise basierend auf einer Charakteristik eines Modulationsbetriebs einer Zylinderleistung des Verbrennungsmotors geändert wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das NVH-Verhalten eines Kraftwagens mit einem Vollhybridelektroantrieb zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, der wenigstens eine mit der Ansteuerelektronik verbundene oder verbindbare, im Bereich der Motoraufhängungseinheit angeordnete oder durch die Motoraufhängungseinheit gebildete Fixiereinheit aufweist, durch deren Aktivierung mittels der Ansteuerelektronik der Verbrennungsmotor starr mit dem Bauteil verbindbar bzw. verbunden ist, wobei die Ansteuerelektronik eingerichtet ist, die Fixiereinheit während des Elektrofahrmodus zumindest zeitweilig zu aktivieren.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der Figur zusätzlich.
  • Erfindungsgemäß kann der Verbrennungsmotor während des Elektrofahrmodus zumindest zeitweilig starr mit dem Bauteil der gefederten Masse des Kraftwagens verbunden werden. Hierdurch können Bewegungen des abgestellten Verbrennungsmotors relativ zu dem Bauteil weitestgehend bzw. vollständig verhindert werden, was wiederum verhindert, dass durch diese Bewegungen erzeugte Schwingungen auf das Bauteil übertragen werden, welche ungewünschte Störgeräusche erzeugen und somit den Fahrkomfort verschlechtern. Ein nicht erfindungsgemäß fixierter abgestellter Verbrennungsmotor würde sich in dem Elektrofahrmodus hingegen beim Überfahren von Unebenheiten, wie beispielsweise Löchern, Längsrillen, Querrillen, und/oder durch den jeweiligen Fahrstil bedingt, beispielsweise durch starkes Beschleunigen, starkes Abbremsen, eine schnelle Kurvenfahrt und dergleichen, aufgrund seiner Massenträgheit relativ zu der gefederten Masse bewegen und somit Schwingungen auf das Bauteil der gefederten Masse übertragen. Dies wird mit der Erfindung zuverlässig unterbunden.
  • Die Fixiereinheit ist entweder eine separat von der Motoraufhängungseinheit angeordnete Baueinheit oder sie wird durch wenigstens einen Abschnitt der Motoraufhängungseinheit gebildet. Die Fixiereinheit bzw. die Motoraufhängungseinheit, wenn diese die Fixiereinheit bildet, kann kabelgebunden oder kabellos mit der Ansteuerelektronik verbunden bzw. verbindbar sein, um mittels der Ansteuerelektronik erfindungsgemäß aktivierbar und deaktivierbar zu sein.
  • Die Ansteuerelektronik kann eingerichtet sein, den Betrieb des Vollhybridelektroantriebs zu steuern und/oder zu regeln. Die Ansteuerelektronik kann eingerichtet sein, die Fixiereinheit bzw. die Motoraufhängungseinheit, wenn diese die Fixiereinheit bildet, zu aktivieren, wenn der Verbrennungsmotor abgestellt wird, also insbesondere zeitgleich mit dem Abstellen des Verbrennungsmotors. Dazu kann die Ansteuerelektronik eingerichtet sein, den Verbrennungsmotor abzustellen und zu starten und/oder den Elektromotor zu aktivieren und zu deaktivieren.
  • Der Verbrennungsmotor kann ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein. Der Verbrennungsmotor kann auch über zwei oder mehr Motoraufhängungseinheiten mit einem oder mehreren Bauteilen einer gefederten Masse des Kraftwagens verbunden sein, wobei jeder Motoraufhängungseinheit eine eigene Fixiereinheit zugeordnet sein kann oder jede Motoraufhängungseinheit eine eigene Fixiereinheit bilden kann. Das Bauteil kann beispielsweise ein Längsträger oder ein Karosseriebauteil sein.
  • Der Vollhybridelektroantrieb kann beispielsweise ein serieller Vollhybridelektroantrieb, ein paralleler Vollhybridelektroantrieb oder ein Mischhybridelektroantrieb sein.
  • Der Kraftwagen kann beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Nutzkraftwagen sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Motoraufhängungseinheit, die die Fixiereinheit bildet, eine einstellbare Dämpfungssteifigkeit auf, wobei die Ansteuerelektronik eingerichtet ist, die Motoraufhängungseinheit derart anzusteuern, dass die Motoraufhängungseinheit während des Elektrofahrmodus eine maximale Dämpfungssteifigkeit und außerhalb des Elektrofahrmodus eine gegenüber der maximalen Dämpfungssteifigkeit verringerte Dämpfungssteifigkeit aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist keine separate Fixiereinheit vorgesehen. Stattdessen wird die Fixiereinheit vollständig durch die Motoraufhängungseinheit gebildet, wobei die Fixiereinheit auch identisch mit der Motoraufhängungseinheit sein kann. Die Motoraufhängungseinheit kann derart ausgebildet sein, dass ihre Dämpfungssteifigkeit über die Ansteuerung mittels der Ansteuerelektronik stufenlos oder in diskreten Schritten variierbar ist. Dabei kann die Motoraufhängungseinheit derart von der Ansteuerelektronik angesteuert werden, dass mit der Motoraufhängungseinheit bei maximaler Dämpfungssteifigkeit die starre Kopplung des Verbrennungsmotors an das Bauteil der gefederten Masse erfolgen kann und eine geringere Dämpfungssteifigkeit in einem Betrieb des Vollhybridelektromotors, in dem der Kraftwagen entweder von dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor gemeinsam oder ausschließlich von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, konstant gehalten oder variiert bzw. abgestimmt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ansteuerelektronik eingerichtet, die Fixiereinheit in dem Elektrofahrmodus zu deaktivieren, bevor der Verbrennungsmotor gestartet wird. Dadurch kann verhindert werden, dass der Verbrennungsmotor beim Starten typische Startbewegungen störend auf die gefederte Masse des Kraftwagens überträgt. Diese Startbewegungen können durch die Motoraufhängungseinheit aufgefangen werden, da die Fixiereinheit bzw. die Motoraufhängungseinheit, wenn diese die Fixiereinheit bildet, vor dem Starten des Verbrennungsmotors deaktiviert worden ist.
  • Die obige Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst, gemäß dem der Verbrennungsmotor während des Elektrofahrmodus zumindest zeitweilig starr mit einem Bauteil einer gefederten Masse des Kraftwagens verbunden wird.
  • Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf den Kraftwagen genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann der Kraftwagen gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Verbrennungsmotor während des Elektrofahrmodus mittels wenigstens einer im Bereich einer Motoraufhängungseinheit, über die der Verbrennungsmotor mit dem Bauteil verbunden ist, angeordnete oder durch die Motoraufhängungseinheit gebildete Fixiereinheit zumindest zeitweilig starr mit dem Bauteil verbunden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Motoraufhängungseinheit, die die Fixiereinheit bildet und eine einstellbare Dämpfungssteifigkeit aufweist, derart angesteuert, dass die Motoraufhängungseinheit während des Elektrofahrmodus eine maximale Dämpfungssteifigkeit und außerhalb des Elektrofahrmodus eine gegenüber der maximalen Dämpfungssteifigkeit verringerte Dämpfungssteifigkeit aufweist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Fixiereinheit in dem Elektrofahrmodus deaktiviert, bevor der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Kraftwagen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Kraftwagen 1 mit einem Vollhybridelektroantrieb 2 in Form eines seriellen Vollhybridelektroantriebs. Alternativ kann der Vollhybridelektroantrieb als paralleler Vollhybridelektroantrieb oder als Mischhybridelektroantrieb ausgebildet sein.
  • Der Vollhybridelektroantrieb 2 weist einen Verbrennungsmotor 3 auf, der über Motoraufhängungseinheiten 3 mit einer nicht gezeigten gefederten Masse des Kraftwagens 1 verbunden ist.
  • Des Weiteren weist der Vollhybridelektroantrieb 2 einen mit dem Verbrennungsmotor 3 antreibbaren Generator 5, einen mit dem Generator 5 verbundenen Inverter 6, eine mit dem Inverter 6 verbundene Batterie 7 und einen mit dem Inverter 6 verbundenen Elektromotor 8 auf. Der Elektromotor 8 ist über ein Getriebe 9 mit einer Antriebsachse 10 des Kraftwagens 1 verbunden.
  • Zudem weist der Vollhybridelektroantrieb 2 eine Ansteuerelektronik 11 auf, die eingerichtet ist, in einem Elektrofahrmodus des Vollhybridelektroantriebs 2 den Kraftwagen 1 bei abgestelltem Verbrennungsmotor 3 ausschließlich mit dem Elektromotor 8 anzutreiben.
  • Darüber hinaus weist der Vollhybridelektroantrieb 2 vier mit der Ansteuerelektronik 11 verbundene oder verbindbare, durch die jeweilige Motoraufhängungseinheit 4 gebildete Fixiereinheiten (nicht gesondert dargestellt) auf, durch deren Aktivierung mittels der Ansteuerelektronik 11 der Verbrennungsmotor 3 starr mit der gefederten Masse des Kraftwagens 1 verbindbar ist. Die Ansteuerelektronik 11 ist eingerichtet, die jeweilige Fixiereinheit bzw. die jeweilige Motoraufhängungseinheit 4 während des Elektrofahrmodus zumindest zeitweilig zu aktivieren.
  • Die jeweilige Motoraufhängungseinheit 4, die die jeweilige Fixiereinheit bildet, weist eine einstellbare Dämpfungssteifigkeit auf. Die Ansteuerelektronik 11 ist eingerichtet, die jeweilige Motoraufhängungseinheit 4 derart anzusteuern, dass die Motoraufhängungseinheit 4 während des Elektrofahrmodus eine maximale Dämpfungssteifigkeit und außerhalb des Elektrofahrmodus eine gegenüber der maximalen Dämpfungssteifigkeit verringerte Dämpfungssteifigkeit aufweist.
  • Ferner ist die Ansteuerelektronik 11 eingerichtet, die jeweilige Fixiereinheit bzw. die jeweilige Motoraufhängungseinheit 4 in dem Elektrofahrmodus zu deaktivieren, bevor der Verbrennungsmotor 3 gestartet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftwagen
    2
    Vollhybridelektroantrieb
    3
    Verbrennungsmotor
    4
    Motoraufhängungseinheit
    5
    Generator
    6
    Inverter
    7
    Batterie
    8
    Elektromotor
    9
    Getriebe
    10
    Antriebsachse
    11
    Ansteuerelektronik
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005016606 A1 [0005]
    • US 5386977 A [0005]
    • US 7194344 B2 [0006]
    • US 10400691 B2 [0007]

Claims (7)

  1. Kraftwagen (1) mit einem Vollhybridelektroantrieb (2), der wenigstens einen Verbrennungsmotor (3), der über wenigstens eine Motoraufhängungseinheit (4) mit wenigstens einem Bauteil einer gefederten Masse des Kraftwagens (1) verbunden ist, wenigstens einen Elektromotor (8) und wenigstens eine Ansteuerelektronik (11), die eingerichtet ist, in einem Elektrofahrmodus des Vollhybridelektroantriebs (2) den Kraftwagen (1) bei abgestelltem Verbrennungsmotor (3) ausschließlich mit dem Elektromotor (8) anzutreiben, aufweist, gekennzeichnet durch wenigstens eine mit der Ansteuerelektronik (11) verbundene oder verbindbare, im Bereich der Motoraufhängungseinheit (4) angeordnete oder durch die Motoraufhängungseinheit (4) gebildete Fixiereinheit, durch deren Aktivierung mittels der Ansteuerelektronik (11) der Verbrennungsmotor (3) starr mit dem Bauteil verbindbar ist, wobei die Ansteuerelektronik (11) eingerichtet ist, die Fixiereinheit während des Elektrofahrmodus zumindest zeitweilig zu aktivieren.
  2. Kraftwagen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoraufhängungseinheit (4), die die Fixiereinheit bildet, eine einstellbare Dämpfungssteifigkeit aufweist, wobei die Ansteuerelektronik (11) eingerichtet ist, die Motoraufhängungseinheit (4) derart anzusteuern, dass die Motoraufhängungseinheit (4) während des Elektrofahrmodus eine maximale Dämpfungssteifigkeit und außerhalb des Elektrofahrmodus eine gegenüber der maximalen Dämpfungssteifigkeit verringerte Dämpfungssteifigkeit aufweist.
  3. Kraftwagen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerelektronik (11) eingerichtet ist, die Fixiereinheit in dem Elektrofahrmodus zu deaktivieren, bevor der Verbrennungsmotor (3) gestartet wird.
  4. Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens (1) mit einem Vollhybridelektroantrieb (2), der wenigstens einen Verbrennungsmotor (3) und wenigstens einen Elektromotor (8) aufweist, wobei der Kraftwagen (1) in einem Elektrofahrmodus des Vollhybridelektroantriebs (2) bei abgestelltem Verbrennungsmotor (3) ausschließlich mit dem Elektromotor (8) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) während des Elektrofahrmodus zumindest zeitweilig starr mit einem Bauteil einer gefederten Masse des Kraftwagens (1) verbunden wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) während des Elektrofahrmodus mittels wenigstens einer im Bereich einer Motoraufhängungseinheit (4), über die der Verbrennungsmotor (3) mit dem Bauteil verbunden ist, angeordnete oder durch die Motoraufhängungseinheit (4) gebildete Fixiereinheit zumindest zeitweilig starr mit dem Bauteil verbunden wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoraufhängungseinheit (4), die die Fixiereinheit bildet und eine einstellbare Dämpfungssteifigkeit aufweist, derart angesteuert wird, dass die Motoraufhängungseinheit (4) während des Elektrofahrmodus eine maximale Dämpfungssteifigkeit und außerhalb des Elektrofahrmodus eine gegenüber der maximalen Dämpfungssteifigkeit verringerte Dämpfungssteifigkeit aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinheit in dem Elektrofahrmodus deaktiviert wird, bevor der Verbrennungsmotor (3) gestartet wird.
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