DE4422647A1 - Verfahren zur automatischen Steuerung der Bereitstellung von Leistung in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb - Google Patents
Verfahren zur automatischen Steuerung der Bereitstellung von Leistung in Kraftfahrzeugen mit HybridantriebInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automa
tischen Steuerung der Bereitstellung von Leistung durch
eine Brennkraftmaschine und/oder durch einen über einen
elektrischen Energiespeicher antreibbaren Elektromotor in
Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der
DE 42 17 668 C1 bekannt. Dieses bekannte Verfahren be
zieht sich im wesentlichen auf die optimale wirkungsgrad
bezogene Ausnutzung der Leistung der Brennkraftmaschine,
insbesondere auch zur Ladung des Energiespeichers, wenn
der Elektromotor im Generatorbetrieb läuft. Mit dem aus
der DE 42 17 668 C1 bekannten Hybridantrieb ist zudem
eine Betriebsweise c) möglich, bei der der Antrieb des
Fahrzeugs durch die Brennkraftmaschine und den Elektromo
tor gleichzeitig erfolgt. In dieser Betriebsweise c) ist
mit der in der DE 42 17 668 C1 dargestellten Ausführungs
form eines sogenannten Parallel-Hybridantriebs bei ge
schlossener Kupplung eine additive Bereitstellung von
Leistung der Brennkraftmaschine und des Elektromotors
möglich. In der DE 42 17 668 C1 ist jedoch weder enthal
ten, auf welche Weise in die Betriebsweise c) z. B. ausge
hend von einer anderen Betriebsweise übergegangen wird,
noch, zu welchem Anteil die Brennkraftmaschine und zu
welchem Anteil der Elektromotor die zu liefernde Gesamt
leistung bereitstellen.
Zwar ist z. B. aus der DE 41 33 014 A1 bekannt, in Abhän
gigkeit vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers
ausgehend von einer Leistungs-Bereitstellung ausschließ
lich durch den Elektromotor zeitweise die Brennkraftma
schine zuzuschalten. Jedoch handelt es sich bei diesem
bekannten System um einen seriellen Hybridantrieb, bei
dem die Brennkraftmaschine nicht direkt additiv Leistung
für den Antrieb, sondern lediglich zur Erzeugung von
elektrischer Energie liefern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß einer
seits ausreichende Leistung auch bei hoher angeforderter
Antriebsleistung zur Verfügung gestellt wird und anderer
seits der Verbrauch elektrischer Energie minimiert wird.
Gleichzeitig soll ein hoher Fahrkomfort erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird in einer - bevorzugten - Betriebs
weise des Hybridantriebs grundsätzlich zumindest die an
geforderte Antriebsleistung ausschließlich durch die
Brennkraftmaschine bereitgestellt. Bei ausreichender La
dung des elektrischen Energiespeichers wird jedoch addi
tiv ein Teil der Antriebsleistung durch den Elektromotor
bereitgestellt, wenn die angeforderte Antriebsleistung
größer als eine vorgegebene Grundleistung ist. Durch wei
tere Maßnahmen, wie z. B. durch entsprechende Auslegung
des Gesamtantriebsstrangs, kann jedoch dafür gesorgt wer
den, daß im Normalfall ausreichende Ladung des Energie
speichers sichergestellt ist. Vorzugsweise wird in diesem
Fall durch den Elektromotor lediglich die Differenzlei
stung zwischen der angeforderten Antriebsleistung und der
Grundleistung geliefert. Beispielsweise wird die Grund
leistung derart vorgegeben, daß der Kraftstoffverbrauch
und/oder die Abgasemissionen minimiert werden. Z.B. wird
im Warmlauf mit steigender Temperatur der Brennkraftma
schine und des Katalysators die vorgegebene Grundleistung
ausgehend von einer niedrigeren Leistung als der durch
die Brennkraftmaschine maximal möglichen Leistung an
letztere angenähert.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß sich die
zur Verfügung zu stellende Gesamtleistung insbesondere
aus der angeforderten Antriebsleistung und gegebenenfalls
aus einer Zusatzleistung, die zum Aufladen des elektri
schen Energiespeichers benötigt wird, zusammensetzt.
Grundsätzlich soll die angeforderte Gesamtleistung aus
schließlich durch die Brennkraftmaschine bereitgestellt
werden. Bei ausreichender Ladung des elektrischen Ener
giespeichers nimmt die Zusatzleistung jedoch den Wert
Null an. Somit ist bei ausreichender Ladung des elektri
schen Energiespeichers die zur Verfügung zu stellende Ge
samtleistung gleich der angeforderten Antriebsleistung.
Aus dem erfindungsgemäßen Verfahren resultiert weiterhin,
daß bei nicht ausreichender Ladung des elektrischen
Energiespeichers in jedem Fall ausschließlich Leistung
durch die Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist auch die Möglichkeit
gegeben, den absoluten Kraftstoffverbrauch trotz des hö
heren Gewichtes von Hybridfahrzeugen im Vergleich zu ei
nem fahrleistungsgleichen, ausschließlich durch eine
Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeug zu redu
zieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise mit einem
Parallel-Hybridantrieb realisierbar. Bei einem Parallel-
Hybridantrieb können die Brennkraftmaschine und der Elek
tromotor parallel auf die Getriebeeingangswelle bzw. den
Antrieb wirken; d. h. die durch die Brennkraftmaschine ab
gegebene Leistung und die durch den Elektromotor abgege
bene Leistung können additiv auf den Antrieb wirken.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auch die Be
reitstellung einer Antriebsleistung gewährleistet, die
größer als die durch die Brennkraftmaschine max. erzeug
bare Leistung ist. Darüber hinaus wird durch das erfin
dungsgemäße Verfahren der Komfort erhöht, da durch die
problemlose Ansteuerung des Elektromotors verzögerungs
frei und kontinuierlich zusätzliche Leistung aufschaltbar
ist. Dagegen wird bei anderen bekannten Verfahren erhöhte
Antriebsleistung durch zeitweises Einschalten der Brenn
kraftmaschine vorgenommen, wodurch nicht nur Startverzö
gerungs-, Emissions- und Synchronisierungsprobleme, son
dern auch erhöhter mechanischer Verschleiß auftreten.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge
genstand des Patentanspruchs 2.
Erfindungsgemäß wird als Grundleistung - insbesondere bei
warmgelaufener Brennkraftmaschine - vorzugsweise die
durch die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der je
weils aktuellen Drehzahl maximal erzeugbare Leistung
vorgegeben. Die Erfindung geht dabei von der Annahme aus,
daß die angeforderte Gesamtleistung ausschließlich oder
zumindest vorwiegend der angeforderten Antriebsleistung
entspricht. Da durch die erfindungsgemäße Weiterbildung
die Grundleistung nicht ein konstanter, sondern ein zu
mindest von der aktuellen Drehzahl abhängiger Wert ist,
wird diese Grundleistung vorzugsweise in einem Kennfeld
vorgegeben. Eine derart bestimmte Grundleistung trägt zur
Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an die durch
die Brennkraftmaschine momentan bereitstellbare Leistung
bei.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Ge
genstand des Patentanspruchs 3.
Bei einer angeforderten Antriebsleistung unterhalb der
vorgegebenen Grundleistung und bei gegebenenfalls nicht
ausreichender Ladung des elektrischen Energiespeichers,
wird durch die Brennkraftmaschine Überschußleistung zum
Aufladen des elektrischen Energiespeichers bereitge
stellt.
Die bereitzustellende Überschußleistung kann dabei vor
zugsweise derart bestimmt werden, daß die durch die
Brennkraftmaschine bereitgestellte Gesamtleistung nicht
nur zur Ladung des elektrischen Energiespeichers bei
trägt, sondern z. B. auch für eine Verbesserung des Wir
kungsgrads der Brennkraftmaschine sorgt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine Anordnung eines Parallel-Hybridantriebs,
Fig. 2 einen Verlauf der angeforderten Antriebsleistung
sowie die Leistungsanteile der Brennkraftmaschine
und des Elektromotors zur Bereitstellung dieser
angeforderten Antriebsleistung.
In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 3 mit einer Kupp
lung 1, die Kupplung 1 mit einer Kupplung 2 und die Kupp
lung 2 mit einem Getriebe 5 verbunden. Das Getriebe 5
wirkt über die Kardanwelle und die Hinterachse auf die
nicht dargestellten Antriebsräder. Zwischen der Kupplung
1 und der Kupplung 2 ist ein Riementrieb 7 angeordnet,
der mit der Kupplung 2 wirkverbunden ist. Der Riementrieb
7 wirkt weiterhin mit einem Elektromotor 4 zusammen, der
auch als Generator betrieben werden kann. Der Elektromo
tor 4 wird entweder durch die Batterie 6 angetrieben oder
lädt im Generatorbetrieb die Batterie 6 auf.
Bei geschlossener Kupplung 1 und geschlossener Kupplung 2
wirken die Brennkraftmaschine 3 und der Elektromotor 4
parallel auf die Eingangswelle des Getriebes 5, so daß
sich die vom Elektromotor 4 abgegebene Antriebsleistung
und die durch die Brennkraftmaschine 3 abgegebene An
triebsleistung addieren. Die Ausgangsseite der Kupplung 1
ist eben so wie der Riementrieb 7 fest mit der Eingangs
seite der Kupplung 2 verbunden. Somit wird der Elektromo
tor 4 unabhängig von seiner Betriebsart ausgangsseitig
kontinuierlich mit der momentanen Drehzahl mitgedreht, so
daß beim Ein- und Ausschalten des Elektromotors 4 keine
Synchronisierung notwendig ist. Alternativ ist aber auch
eine Vorrichtung möglich, bei der der Elektromotor ent
koppelt wird, wenn ausschließlich die Brennkraftmaschine
Leistung bereitstellen soll und der Elektromotor auch
nicht als Generator wirken soll.
Ist eine höhere Antriebsleistung angefordert, als durch
die Brennkraftmaschine 3 bereitstellbar ist, kann zumin
dest der fehlende Leistungsanteil durch den Elektromotor
4 problemlos ohne Zeitverzögerung übernommen werden.
In Fig. 2 ist ein möglicher Verlauf der angeforderten An
triebsleistung P über der Zeit t schematisch dargestellt,
bei der davon ausgegangen wird, daß ausreichende Ladung
des elektrischen Energiespeichers bzw. der Batterie 6
vorliegt. Somit ist die angeforderte Gesamtleistung
gleich der angeforderten Antriebsleistung P. Die Lei
stungsschwelle S1 entspricht in Fig. 2 der vorgegebenen
Grundleistung. Die vorgegebene Grundleistung S1 ist kein
konstanter Wert, sondern hängt beispielsweise von der
Drehzahl der Brennkraftmaschine ab. Die Grundleistung S1
ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, jedoch nur für den
Fall, in dem die angeforderte Antriebsleistung P über der
Grundleistung S1 liegt. Bei einer angeforderten Antriebs
leistung P unterhalb der vorgegebenen Grundleistung S1
wird ausschließlich Leistung durch die Brennkraftmaschine
bereitgestellt. Der Verlauf der durch die Brennkraftma
schine bereitgestellten Leistung ist durch den Bereich B2
dargestellt. Sobald die angeforderte Antriebsleistung P
die vorgegebene Grundleistung S1 überschreitet, wird der
Elektromotor 4 eingeschaltet, wodurch additiv der über
der Grundleistung liegende Teil der angeforderten An
triebsleistung P, mit dem Bereich B1 dargestellt, vom
Elektromotor 4 geliefert wird.
Ergänzend wird auf den negativen Bereich der angeforder
ten Antriebsleistung P hingewiesen, in dem das Fahrzeug
z. B. im Schubbetrieb fährt oder zusätzlich abgebremst
wird. Mit dem Bereich B3 ist beispielsweise die Brems
leistung dargestellt. Die negative Leistung P kann voll
ständig oder teilweise z. B. zur Ladung der Batterie 6
oder eines anderen Energiespeichers genutzt werden.
Weiterhin kann die Brennkraftmaschine beispielsweise im
Schubbetrieb und/oder im Leerlauf bzw. bei Fahrzeugstill
stand, d. h. wenn keine Leistung angefordert wird, automa
tisch abgeschaltet werden. Der automatische Start der
Brennkraftmaschine kann bei ausreichender Ladung des
Energiespeichers durch den Elektromotor vorgenommen wer
den, der nach dem Start der Brennkraftmaschine abhängig
vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers und von
der angeforderten Antriebsleistung sofort wieder ausge
schaltet oder als Generator betrieben werden kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird sowohl
kontinuierlich ausreichende Antriebsleistung zur Verfü
gung gestellt, als auch durch das problemlose Ansteuern
des Elektromotors der Komfort des Hybridantriebs opti
miert.
Claims (3)
1. Verfahren zur automatischen Steuerung der Bereit
stellung von Leistung durch eine Brennkraftma
schine und/oder durch einen über einen elek
trischen Energiespeicher antreibbaren Elektromotor
in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb, dadurch
gekennzeichnet, daß in einer Betriebsweise des
Hybridantriebs grundsätzlich die angeforderte An
triebsleistung (P) ausschließlich durch die
Brennkraftmaschine (3) bereitgestellt wird, daß
aber bei ausreichender Ladung des elektrischen
Energiespeichers (6) additiv ein Teil der
Antriebsleistung (P) durch den Elektromotor (4)
bereitgestellt wird, wenn die angeforderte An
triebsleistung (P) größer als eine vorgegebene
Grundleistung (S1) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Grundleistung (S1) die durch die
Brennkraftmaschine (3) in Abhängigkeit von der je
weils aktuellen Drehzahl maximal erzeugbare Lei
stung vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei einer angeforderten Antriebslei
stung (P) unterhalb der vorgegebenen Grundleistung
(S1) und bei nicht ausreichender Ladung des elek
trischen Energiespeichers (6) Überschußleistung
durch die Brennkraftmaschine (3) zum Aufladen des
elektrischen Energiespeichers (6) bereitgestellt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4422647A DE4422647A1 (de) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Verfahren zur automatischen Steuerung der Bereitstellung von Leistung in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4422647A DE4422647A1 (de) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Verfahren zur automatischen Steuerung der Bereitstellung von Leistung in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4422647A1 true DE4422647A1 (de) | 1996-01-04 |
Family
ID=6521741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4422647A Ceased DE4422647A1 (de) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Verfahren zur automatischen Steuerung der Bereitstellung von Leistung in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4422647A1 (de) |
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