EP1989092A1 - Verfahren zur verbrauchsoptimierung eines hybridantriebs - Google Patents

Verfahren zur verbrauchsoptimierung eines hybridantriebs

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EP1989092A1
EP1989092A1 EP07704232A EP07704232A EP1989092A1 EP 1989092 A1 EP1989092 A1 EP 1989092A1 EP 07704232 A EP07704232 A EP 07704232A EP 07704232 A EP07704232 A EP 07704232A EP 1989092 A1 EP1989092 A1 EP 1989092A1
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EP
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internal combustion
combustion engine
electric motor
power
hybrid drive
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Withdrawn
Application number
EP07704232A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Dittmer
Frank Steuernagel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing fuel consumption of a hybrid drive, in particular a hybrid drive for a motor vehicle, with an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and with at least one electric motor, wherein the internal combustion engine and the electric motor are operated in parallel hybrid operation.
  • Such a method for optimizing fuel consumption of a hybrid drive is known.
  • the combustion engine and the electric motor work together, whereby the internal combustion engine of the hybrid drive can be dimensioned smaller with the same maximum acceleration compared to a conventional drive.
  • the reduction of the internal combustion engine partially compensates for the additional weight of the hybrid drive.
  • the electric motor supplements the engine. Consumption optimization takes place in that operation of the internal combustion engine in work areas of low efficiency is avoided as far as possible.
  • the combination of both engines in the hybrid drive can, in particular in an idling phase and during a subsequent start-up for power material consumption savings are used.
  • the internal combustion engine is switched off in the idle phase and the vehicle accelerates during the subsequent start up to the start of the internal combustion engine by the electric motor alone.
  • the inventive method for optimizing fuel consumption of a hybrid drive is characterized in that at least one cylinder is switched off in the partial load range of the internal combustion engine, wherein a change of internal combustion engine power and / or internal combustion engine power requirement is at least partially offset by the electric motor.
  • the combustion engine operated in the partial load range has a lower efficiency than when operating at an operating point just below the maximum torque. This also applies to every single cylinder. Due to cylinder deactivation (cylinder blanking) in the partial load range, a smaller number of non-deactivated (active) cylinders must produce a higher specific power so that the internal combustion engine achieves the same overall performance. As the single cylinder operates more effectively with increasing power demand, the internal combustion engine also works more effectively overall.
  • the overall efficiency of the internal combustion engine is improved by the cylinder deactivation and the internal combustion engine is operated more fuel-efficient.
  • the driving dynamics are impaired, such as short-term power losses of the internal combustion engine.
  • These impairments are at least partially compensated by electromotive power of the electric motor.
  • the electric motor can at least partially compensate for the missing engine power until all the cylinders of the internal combustion engine are active again. It is expedient that with smaller power requirement to the hybrid drive a larger number of cylinders is switched off than with greater power requirement, the non-deactivated cylinders work more efficiently.
  • the number of cylinders that are not switched off is selected such that they work in a working range with high efficiency. This working range and in particular the operating point with maximum efficiency is just below the range with maximum torque.
  • At least one operating parameter of the non-deactivated cylinders is selected such that the engine output - with the highest possible efficiency of the internal combustion engine - is adapted to the performance requirements. Since the cylinder deactivation by utilizing high specific power of the individual cylinder results in a stepped power spectrum of the internal combustion engine, certain operating parameters of the non-deactivated cylinders must be adapted for a finer power grading to allow a continuous or at least an approximately continuous power change of the internal combustion engine.
  • the operating parameters determine fuel supply and / or combustion air supply and / or ignition timing.
  • the operating parameters for influencing these variables are, for example, injection duration of the fuel, throttle valve angle at the intake manifold or angle adjustment of the ignition.
  • the ignition timing can be selected independently of other operating parameters. - A -
  • the electric motor is controlled and / or regulated in such a way that the power fluctuations resulting therefrom are compensated for by the electric motor in the event of a restless running of the internal combustion engine.
  • the power fluctuations resulting from the explosive combustion and the different power output at different power strokes of the internal combustion engine are further increased by the shutdown of the cylinder, since the vote of torque changes within a working cycle of the engine is no longer given and the engine is running restless.
  • a vibration compensation can be done by the electric motor.
  • kinetic energy of the vehicle is used during braking for charging an electrical memory associated with the electric motor by an electric generator.
  • recovery of energy contributes greatly to the reduction of fuel consumption.
  • the conversion of kinetic energy of the vehicle into electrical energy can also be used in cases where a conventional drive operates in overrun mode.
  • the compensation of the change in engine power by the electric motor takes place only in the case of a charge state of the electrical store above a predetermined charge threshold.
  • the state of charge of the electrical storage enjoys highest priority in this process. If the state of charge is above an upper threshold, the method is used, the state of charge being kept within a range in which the electrical energy recovered by regeneration can be effectively stored.
  • the electrical storage is a rechargeable battery.
  • a battery energy recovered by recuperation and converted into electrical energy can be easily stored.
  • Such a battery is easy to handle, safe and has an acceptable for a motor vehicle ratio of storage capacity and dead weight.
  • the electric motor forms the electrical generator see. If the electric motor can also operate in generator mode, this saves a separate generator and an additional gearbox that connects wheels and generator, as well as additional electrical lines that connect the electrical storage with the generator.
  • the cylinders have valves, wherein the valves of the deactivated cylinder are set so that the losses occurring by gas transport and / or mechanical work are reduced.
  • FIG. 1 shows a flowchart for a sequence of a method for
  • Figure 2 shows the composition of drive power different operating situations of the hybrid drive in a comparison.
  • FIG. 1 shows a flowchart for a method sequence for optimizing fuel consumption of a hybrid drive and operating situations resulting therefrom and the composition of their drive power.
  • the hybrid drive not shown, for example, consists of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, at least one electric motor, a transmission acting on the drive wheels and at least one electrical memory associated with the electric motor, wherein an output strCode of the internal combustion engine and a power train of the electric motor with a Transmission input line of the transmission via a respective controllable clutch are coupled so that the internal combustion engine and / or the electric motor drives the drive wheels.
  • a branch is made along the path marked with the letter n to a program point 5, in which the method for consumption optimization terminates. Otherwise, a branch is made to a program point 6 along the path marked with the letter j.
  • program item 6 a query is made as to whether the specific fuel consumption of the internal combustion engine relative to the internal combustion engine power is minimal. If this is not the case, then the program point 7 is branched along the path which is marked with the letter n, in which a certain number of cylinders are switched off. This number results from a previously determined characteristic curve.
  • the engine power 9 remains approximately constant, with small changes in the engine power 9 (eg, power fluctuations due to rough running) being compensated by the electric motor.
  • a branch is made to the program point 8 along the path marked with the letter j.
  • cylinders are shut down in conjunction with adjustment of operating parameters such as throttle position, injection duration, and / or ignition angle setting to power requirements, with the electric machine compensating for major engine power changes.
  • Another operating parameter can also be, for example, an (optimal) gear ratio of an automatic transmission (for example automatic transmission AT or continuous variable transmission CVT).
  • program item 3 the state of charge of the electrical memory is insufficient, so that the method for consumption optimization can not be applied.
  • program point 4 if the state of charge of the electrical store is above the predetermined charge threshold (program point 4), the electric drive is ready for an application of the method.
  • the charge Threshold is chosen so that the electrical storage is maintained at a state of charge, in which the energy recovered by recuperation can be optimally stored in the electrical storage.
  • program point 5 the internal combustion engine is not operated in the partial load range, so that the method for fuel consumption optimization can not be applied because - for example, during full load operation - such a high power demand on the engine prevails that a cylinder shutdown is not possible.
  • the internal combustion engine is in the partial load range, wherein a cylinder deactivation is realized and only small changes of the internal combustion engine power 9 occur, which are compensated, at least partially, by the electric motor.
  • the internal combustion engine is also in partial load operation, whereby a cylinder deactivation is realized.
  • the operating parameters of the non-deactivated cylinders are selected such that an optimum combustion engine consumption can be achieved, but the internal combustion engine power 9 is greatly reduced.
  • the electric machine compensates for the power loss, whereby a constant or approximately constant total power 13 of the hybrid drive is achieved. In order to achieve this, it is first necessary to use an optimization algorithm to calculate the proportion of power from the internal combustion engine and the electric motor with regard to minimum specific fuel consumption.
  • the proportions of internal combustion engine power 9, electromotive drive power 10, electrogenic power 11 and compensation power 12 are indicated on the total power 13 for four operating situations of the hybrid drive.
  • the first operating situation 14 which is characterized by a purely internal combustion engine drive, the total power 13 is composed of the internal combustion engine power 9 and the electrogenic power 11, wherein the electrogenic power 11 as a power requirement, the internal combustion engine Performance 9 reduced to total performance 13.
  • This first operating situation 14 prevails, for example, when the state of charge of the electrical storage has dropped to a value below a critical charge threshold at which operation of the electric motor is impossible.
  • the first operating situation 14 is also known from the conventional drive.
  • the second operating situation 15 is characterized by a hybrid drive in which the internal combustion engine power 9 and the electromotive drive power 10 add up to the total power 13 of the hybrid drive. Such an operating situation 15 is given, for example, when none of the cylinders of the internal combustion engine is switched off.
  • the third operating situation 16 is characterized by a hybrid drive in which at least one cylinder is switched off and changes in the internal combustion engine power and / or changes in the internal combustion engine power requirement are compensated by the compensating power 12 of the electric motor.
  • the output power 12 is used for vibration compensation of vibrations of the internal combustion engine.
  • the combustion engine power 9 is constant.
  • the total power 13 of the hybrid drive is composed of internal combustion engine power 9, equalizing power 12 and electromotive drive power 10 in the third operating situation 16, the engine power 9 being reduced compared to the second operating situation 15 being compensated by the additional balancing power 12 of the electric motor.
  • This operating situation 16 prevails at the program point 7 of the method sequence from FIG.
  • the fourth operating situation 17 which is likewise characterized by hybrid drive, cylinder deactivation and compensation, at least one operating parameter of the non-deactivated cylinders of the internal combustion engine is additionally adapted.
  • This operating situation 17 prevails at the program point 8 of the procedure.
  • Compared to the third operating situation 16 results, for example, a reduced internal combustion engine power 9, which is compensated by a correspondingly higher electromotive drive power 10, where in internal combustion engine power 9, electromotive drive power 10 and compensation power 12 in their total total output 13 result.
  • the compensation power 12 in the operating situation 17 is greater by an increased vibration compensation than in the operating situation 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs, insbesondere eines Hybridantriebs für ein Kraftfahzeug mit einem Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist, und mit mindestens einen Elektromotor, wobei der Verbrennungsmotor und der Elektromotor im parallelen Hybridbetrieb betrieben werden. Es ist vorgesehen, dass im Teillastbereich des Verbrennungsmotors mindestens ein Zylinder abgeschaltet wird, wobei eine Änderung verbrennungsmotorischer Leistung und/oder verbrennungsmotorischer Leistungsanforderung zumindest teilweise durch den Elektromotor ausgeglichen wird.

Description

Verfahren zur Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs, insbesondere eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist, und mit mindestens einem Elektromotor, wobei der Verbrennungsmotor und der Elektromotor im parallelen Hybridbetrieb betrieben werden.
Stand der Technik
Ein derartiges Verfahren zur Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs ist bekannt. Bei großer Leistungsanforderung, wie zum Bei- spiel beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, arbeiten Verbren- nungs- und Elektromotor gemeinsam, wobei der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs bei gleicher maximaler Beschleunigung gegenüber einem konventionellen Antrieb kleiner dimensioniert sein kann. Die Verkleinerung des Verbrennungsmotors kompensiert dabei teil- weise das zusätzliche Gewicht des Hybridantriebs. Da der Verbrennungsmotor im oberen Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment liefert, während der Elektromotor im niedrigen Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment liefert, ergänzt bei diesem Verfahren der Elektromotor den Verbrennungsmotor. Eine Verbrauchsoptimierung findet dadurch statt, dass ein Betrieb des Verbrennungsmotors in Arbeitsbereichen niedriger Effizienz möglichst vermieden wird. Die Kombination beider Motoren im Hybridantrieb kann insbesondere in einer Leerlaufphase und bei einem anschließenden Anfahren zur Kraft- stoffverbrauchseinsparung genutzt werden. Dazu wird der Verbrennungsmotor in der Leerlaufphase abgeschaltet und das Fahrzeug beim anschließenden Anfahren bis zum Start des Verbrennungsmotors vom Elektromotor alleine beschleunigt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs zeichnet sich dadurch aus, dass im Teillastbereich des Verbrennungsmotors mindestens ein Zylinder abgeschaltet wird, wobei eine Änderung verbrennungsmotorischer Leistung und/oder verbrennungsmotorischer Leistungsanforderung zumindest teilweise durch den Elektromotor ausgeglichen wird. Der im Teillastbereich betriebene Verbrennungsmotor weist einen niedrigeren Wirkungs- grad auf als bei einem Betrieb in einem Arbeitspunkt knapp unterhalb des maximalen Drehmoments. Dies gilt auch für jeden einzelnen Zylinder. Durch die Zylinderabschaltung (Zylinderausblendung) im Teillastbereich muss eine geringere Anzahl nicht abgeschalteter (aktiver) Zylinder eine höhere spezifische Leistung erbringen, damit der Verbrennungsmotor die gleiche Gesamtleistung erzielt. Da der einzelne Zylinder mit zunehmender Leistungsanforderung effektiver arbeitet, arbeitet auch der Verbrennungsmotor insgesamt effektiver. Der Gesamtwirkungsgrad des Verbrennungsmotors wird durch die Zylinderabschaltung verbessert und der Verbrennungsmotor wird kraftstoffsparender betrieben. Beim Abschalten des Zylinders kommt es zu Beeinträchtigungen der Fahrdynamik, wie zum Beispiel kurzfristigen Leistungseinbußen des Verbrennungsmotors. Diese Beeinträchtigungen werden zumindest teilweise durch elektromotorische Leistung des Elektromotors kompensiert. Auch bei größeren Ände- rungen der Leistungsanforderung, wie zum Beispiel bei einer Kick- down-Anforderung auf Fahrerwunsch, kann der Elektromotor die fehlende verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise ausgleichen, bis alle Zylinder des Verbrennungsmotors wieder aktiv sind. Es ist zweckmäßig, dass bei kleinerer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb eine größere Zahl an Zylindern abgeschaltet wird als bei größerer Leistungsanforderung, wobei die nicht abgeschalteten Zylinder effizienter arbeiten. Je nach Leistungsanforderung und An- teil der verbrennungsmotorischen Leistung an der Gesamtleistung des Hybridantriebs wird die Anzahl der nicht abgeschalteten Zylinder derart gewählt, dass diese in einem Arbeitsbereich mit hohem Wirkungsgrad arbeiten. Dieser Arbeitsbereich und insbesondere der Arbeitspunkt mit maximalem Wirkungsgrad liegt knapp unterhalb des Bereiches mit maximalem Drehmoment.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Betriebsparameter der nicht abgeschalteten Zylinder derart gewählt ist, dass die verbrennungsmotorische Leistung - bei möglichst hohem Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors - an die Leistungsanforderungen angepasst ist. Da sich durch die Zylinderabschaltung unter Ausnutzung hoher spezifischer Leistung der einzelnen Zylinder ein gestuftes Leistungsspektrum des Verbrennungsmotors ergibt, müssen für eine feinere Leistungsabstufung bestimmte Betriebsparameter der nicht abgeschalteten Zylinder angepasst werden um eine kontinuierliche oder zumindest eine annähernd kontinuierliche Leistungsänderung des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
Vorzugsweise bestimmen die Betriebsparameter Kraftstoffzufuhr und/oder Verbrennungsluftzufuhr und/oder Zündzeitpunkt. Die Betriebsparameter zur Beeinflussung dieser Größen sind zum Beispiel Einspritzdauer des Kraftstoffs, Drosselklappenwinkel beim Ansaugrohr oder Winkeleinstellung der Zündung.
Insbesondere bei fremd gezündeten Verbrennungsmotoren kann der Zündzeitpunkt unabhängig von anderen Betriebsparametern gewählt werden. - A -
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Elektromotor derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass bei einem unruhigen Lauf des Verbrennungsmotors die daraus resultierenden Leistungsschwankungen von dem Elektromotor kompensiert werden. Die durch die explosionsarti- ge Verbrennung und die unterschiedliche Leistungsabgabe bei unterschiedlichen Arbeitstakten des Verbrennungsmotors resultierenden Leistungsschwankungen werden durch das Abschalten des Zylinders weiter erhöht, da die Abstimmung von Drehmomentänderungen innerhalb eines Arbeitszyklusses des Verbrennungsmotors nicht mehr gegeben ist und der Verbrennungsmotor unruhiger läuft. Gleichzeitig kann eine Schwingungskompensation durch den Elektromotor erfolgen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im TeM- lastbetrieb zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Zylinder, insbesondere zyklisch, abgeschaltet werden. Um ein Auskühlen der abgeschalteten Zylinder und eine ungleichmäßige Wärmeentwicklung im Motorblock zu vermeiden, kann die vom Verbrennungsmotor zu leistende Arbeit auf unterschiedliche Zylinder verteilt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass kinetische Energie des Fahrzeugs beim Bremsen zum Aufladen eines dem Elektromotor zugeordneten elektrischen Speichers durch einen elektrischen Generator genutzt wird. Insbesondere im Stadtverkehr trägt die Rückgewinnung der Energie (Rekuperation) stark zur Minderung des Kraftstoffverbrauchs bei. Die Umwandlung von kinetischer Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie kann auch in solchen Fällen genutzt werden, bei denen ein herkömmlicher Antrieb im Schubbetrieb arbeitet.
Vorzugsweise erfolgt der Ausgleich der Änderung verbrennungsmotorischer Leistung durch den Elektromotor nur bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb einer vorgegebenen Ladungsschwelle. Der Ladezustand des elektrischen Speichers genießt bei diesem Verfahren höchste Priorität. Liegt der Ladezustand über einer oberen Schwelle, wird das Verfahren angewendet, wobei der Ladezustand in einem Bereich gehalten wird, bei dem die durch Re- kuperation gewonnene elektrische Energie effektiv gespeichert wer- den kann.
Bevorzugt ist der elektrische Speicher eine wiederaufladbare Batterie. Bei einer solchen Batterie kann die durch Rekuperation gewonnene und in elektrische Energie umgewandelte Energie einfach ge- speichert werden. Eine solche Batterie ist einfach handhabbar, sicher und weist ein für ein Kraftfahrzeug akzeptables Verhältnis aus Speicherkapazität und Eigengewicht auf.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Elektromotor den elektri- sehen Generator bildet. Kann der Elektromotor auch im generatorischen Betrieb arbeiten, so spart dies einen separaten Generator und ein zusätzliches Getriebe, das Räder und Generator verbindet, sowie zusätzliche elektrische Leitungen, die den elektrischen Speicher mit dem Generator verbinden.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Zylinder Ventile aufweisen, wobei die Ventile des abgeschalteten Zylinders so gestellt werden, dass die auftretenden Verluste durch Gastransport und/oder mechanische Arbeit verringert werden.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 einen Ablaufplan für einen Ablauf eines Verfahrens zur
Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs und Figur 2 die Zusammensetzung von Antriebsleistung verschiedener Betriebssituationen des Hybridantriebs in einem Vergleich.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist ein Ablaufplan für einen Verfahrensablauf zur Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs und in Figur 2 daraus resultierenden Betriebssituationen und die Zusammensetzung von deren Antriebsleistung gezeigt. Der nicht dargestellte Hybridantrieb besteht zum Beispiel aus einem Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist, mindestens einem Elektromotor, einem auf die Antriebsräder wirkenden Getriebe und mindestens einem, dem Elektromotor zugeordneten elektrischen Speicher, wobei ein Abtriebs- sträng des Verbrennungsmotors und ein Abtriebsstrang des Elektromotors mit einem Getriebeeingangsstrang des Getriebes über jeweils eine steuerbare Kupplung so kuppelbar sind, dass der Verbrennungsmotor und/oder der Elektromotor die Antriebsräder antreibt.
Bei dem in Figur 1 gezeigte Verfahrensablauf wird von einem Startpunkt 1 , bei dem sich der Hybridantrieb in einem beliebigen Betriebszustand befinden kann, gestartet und zu dem Programmpunkt 2 verzweigt. Bei Programmpunkt 2 wird überprüft, ob der Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb einer vorgegebenen Ladungs- schwelle ist. Ist dies nicht der Fall, wird entlang des mit dem Buchstaben n (nein) gekennzeichneten Pfades zum Programmpunkt 3 verzweigt, bei dem das Verfahren abbricht. Ist beim Programmpunkt 2 der Ladezustand oberhalb der vorgegebenen Ladungsschwelle, so wird entlang des mit j (ja) gekennzeichneten Pfades zum Programm- punkt 4 verzweigt. Beim Programmpunkt 4 wird überprüft, ob sich der Verbrennungsmotor mit seinem Arbeitspunkt im Teillastbereich befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird entlang des mit dem Buchstaben n gekennzeichneten Pfades zu einem Programmpunkt 5 verzweigt, bei dem das Verfahren zur Verbrauchsoptimierung abbricht. Andernfalls wird entlang des mit dem Buchstaben j gekennzeichneten Pfades zu einem Programmpunkt 6 verzweigt. Bei Programmpunkt 6 erfolgt eine Abfrage, ob der spezifische Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors bezogen auf die verbrennungsmotorische Leistung minimal ist. Ist dies nicht der Fall, so wird entlang des Pfades, der mit dem Buchstaben n gekennzeichnet ist, auf den Programmpunkt 7 verzweigt, bei dem eine bestimmte Anzahl von Zylindern abgeschaltet werden. Diese Anzahl ergibt sich aus einer vorher bestimmten Kennlinie. Die verbrennungsmotorische Leistung 9 bleibt annähernd konstant, wobei geringe Änderungen der verbrennungsmotorischen Leistung 9 (zum Beispiel Leistungsschwankungen durch unruhigen Lauf) durch den Elektromotor ausgeglichen werden. Ist bei der Abfrage des Programmpunkts 6 der spezifische Kraftstoffverbrauch minimal, so wird entlang des mit dem Buchstaben j ge- kennzeichneten Weges zum Programmpunkt 8 verzweigt. Beim Programmpunkt 8 erfolgt ein Abschalten von Zylindern in Verbindung mit einer Anpassung von Betriebsparametern, wie zum Beispiel Drosselklappenstellung, Einspritzdauer und/oder Winkeleinstellung der Zündung an die Leistungsanforderungen, wobei die elektrische Maschine größere Leistungsänderungen des Verbrennungsmotors ausgleicht. Ein weiterer Betriebsparameter kann zum Beispiel auch eine (optimale) Getriebeübersetzung eines automatischen Getriebes (zum Beispiel Automatic Transmission AT oder Continous Variable Transmission CVT) sein. Nachdem einer der Programmpunkte 3, 5, 7, 8 des Verfahrensablauf durchlaufen ist, wird auf den Startpunkt 1 zurückverwiesen (im Ablaufplan nicht gezeigt).
Es ergeben sich folgende Betriebssituationen gemäß der Programmpunkte 3, 5, 7, 8: Beim Programmpunkt 3 ist der Ladezustand des elektrischen Speichers unzureichend, sodass das Verfahren zur Verbrauchsoptimierung nicht angewendet werden kann. Liegt der Ladezustand des elektrischen Speichers jedoch oberhalb der vorgegebenen Ladungsschwelle (Programmpunkt 4), ist der elektrische Antrieb für eine Anwendung des Verfahrens bereit. Die Ladungs- schwelle ist so gewählt, dass der elektrischen Speicher bei einem Ladezustand gehalten wird, bei dem die durch Rekuperation gewonnene Energie im elektrischen Speicher optimal gespeichert werden kann. Beim Programmpunkt 5 wird der Verbrennungsmotor nicht im Teillastbereich betrieben, sodass das Verfahren zur Verbrauchsoptimierung nicht angewendet werden kann, da - zum Beispiel beim Volllastbetrieb - eine derart hohe Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor herrscht, dass eine Zylinderabschaltung nicht möglich ist. Beim Programmpunkt 7 befindet sich der Verbren- nungsmotor im Teillastbereich, wobei eine Zylinderabschaltung realisiert ist und nur geringe Änderungen der verbrennungsmotorischen Leistung 9 auftreten, die, zumindest teilweise, durch den Elektromotor ausgeglichen werden. Beim Programmpunkt 8 befindet sich der Verbrennungsmotor ebenfalls im Teillastbetrieb, wobei eine Zylinder- abschaltung realisiert ist. Zusätzlich sind die Betriebsparameter der nicht abgeschalteten Zylinder derart gewählt, dass sich ein verbrennungsmotorisches Verbrauchsoptimum erreichen lässt, wobei die verbrennungsmotorische Leistung 9 jedoch stark verringert ist. Die elektrische Maschine gleicht den Leistungsverlust aus, wobei eine konstante oder annähernd konstante Gesamtleistung 13 des Hybrid- Antriebs erreicht wird. Um dies zu erreichen, muss zuvor mit einem Optimierungsalgorithmus der Anteil der Leistungen von dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor im Hinblick auf einen minimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch berechnet werden.
In Figur 2 werden die Anteile von verbrennungsmotorischer Leistung 9, elektromotorischer Antriebsleistung 10, elektrogeneratorischer Leistung 11 und Ausgleichsleistung 12 an der Gesamtleistung 13 für vier Betriebssituationen des Hybridantriebs angegeben. Bei der ers- ten Betriebssituation 14, die durch einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb gekennzeichnet ist, setzt sich die Gesamtleistung 13 aus der verbrennungsmotorischen Leistung 9 und der elektrogeneratorischen Leistung 11 zusammen, wobei die elektrogeneratorische Leistung 11 als Leistungsanforderung die verbrennungsmotorische Leistung 9 auf die Gesamtleistung 13 reduziert. Diese erste Betriebssituation 14 herrscht zum Beispiel vor, wenn der Ladezustand des elektrischen Speichers auf einen Wert unterhalb einer kritischen Ladungsschwelle abgesunken ist, bei dem ein Betrieb des Elektro- motors unmöglich ist. Die erste Betriebssituation 14 ist auch von dem konventionellen Antrieb bekannt. Die zweite Betriebssituation 15 ist durch einen Hybridantrieb gekennzeichnet, bei dem sich die verbrennungsmotorische Leistung 9 und die elektromotorische Antriebsleistung 10 zur Gesamtleistung 13 des Hybridantriebs addieren. Eine derartige Betriebssituation 15 ist zum Beispiel gegeben, wenn keiner der Zylinder des Verbrennungsmotors abgeschaltet ist. Die dritte Betriebssituation 16 ist durch einen Hybridantrieb gekennzeichnet, bei dem mindestens ein Zylinder abgeschaltet ist und Änderungen der verbrennungsmotorischen Leistung und/oder Änderun- gen der verbrennungsmotorischen Leistungsanforderung durch die Ausgleichsleistung 12 des Elektromotors kompensiert werden. Die Ausgangsleistung 12 dient zur Schwingungskompensation von Schwingungen des Verbrennungsmotors. Die verbrennungsmotorische Leistung 9 ist konstant. Die Gesamtleistung 13 des Hybridan- triebs setzt sich bei der dritten Betriebssituation 16 aus verbrennungsmotorischer Leistung 9, Ausgleichsleistung 12 und elektromotorischer Antriebsleistung 10 zusammen, wobei die gegenüber der zweiten Betriebssituation 15 verringerte verbrennungsmotorische Leistung 9 durch die zusätzliche Ausgleichsleistung 12 des Elektro- motors ausgeglichen wird. Diese Betriebssituation 16 herrscht beim Programmpunkt 7 des Verfahrensablaufs aus Figur 1 vor. Bei der vierten Betriebssituation 17, die ebenfalls durch Hybridantrieb, Zylinderabschaltung und Ausgleich gekennzeichnet ist, ist zusätzlich mindestens ein Betriebsparameter der nicht abgeschalteten Zylinder des Verbrennungsmotors angepasst. Diese Betriebssituation 17 herrscht beim Programmpunkt 8 des Verfahrensablaufs vor. Gegenüber der dritten Betriebssituation 16 ergibt sich zum Beispiel eine verringerte verbrennungsmotorische Leistung 9, die durch eine entsprechend höhere elektromotorische Antriebsleistung 10 kompensiert wird, wo- bei verbrennungsmotorische Leistungen 9, elektromotorische Antriebsleistung 10 und Ausgleichsleistung 12 in ihrer Summe die Gesamtleistung 13 ergeben. Die Ausgleichsleistung 12 in der Betriebssituation 17 ist durch eine erhöhte Schwingungskompensation größer als in Betriebssituation 16.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbrauchsoptimierung eines Hybridantriebs, insbesondere eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist, und mit mindestens einem Elektromotor, wobei der Verbrennungsmotor und der E- lektromotor im parallelen Hybridbetrieb betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Teillastbereich des Verbrennungsmotors mindestens ein Zylinder abgeschaltet wird, wobei eine Änderung verbrennungsmotorischer Leistung und/oder verbrennungsmotorischer Leistungsanforderung zumindest teilweise durch den Elektro- motor ausgeglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei kleinerer Leistungsanforderung an den Hybridantrieb eine größere Zahl an Zylindern abgeschaltet wird als bei größerer Leistungsan- forderung, wobei die nicht abgeschalteten Zylinder effizienter arbeiten.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Betriebsparameter der nicht abgeschalteten Zylinder derart gewählt ist, dass die verbrennungsmotorische Leistung - bei möglichst hohem Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors - an die Leistungsanforderungen angepasst ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter Kraftstoffzufuhr und/oder Verbrennungsluftzufuhr und/oder Zündzeitpunkt bestimmen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren der Zündzeitpunkt unabhängig von anderen Betriebsparametern ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass bei einem unruhigen Lauf des Verbrennungsmotors die daraus resultierenden Leistungsschwankungen von dem Elektromotor kompensiert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Teillastbetrieb zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Zylinder, insbesondere zyklisch, abgeschaltet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kinetische Energie des Fahrzeugs beim Bremsen zum Aufladen eines, dem Elektromotor zugeordneten elektrischen Speichers durch einen elektrischen Generator genutzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich durch den Elektromotor nur bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb einer vorgegebenen Ladungsschwelle erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Speicher eine wieder- aufladbare Batterie ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor den elektrischen Generator bildet.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder Ventile aufweisen, wobei die Ventile des abgeschalteten Zylinders so gestellt werden, dass die auftretende Verluste durch Gastransport und/oder mechanische Arbeit verringert werden.
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