WO2007080034A1 - Antriebsstrang für einen vollhybrid-antrieb sowie verfahren und mittel zum betreiben des antriebsstrangs - Google Patents

Antriebsstrang für einen vollhybrid-antrieb sowie verfahren und mittel zum betreiben des antriebsstrangs Download PDF

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WO2007080034A1
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internal combustion
combustion engine
clutch
main electric
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PCT/EP2006/069318
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Mathias Deiml
Florian Gutknecht-Stöhr
Wei-Lung Lee
Martin Rampeltshammer
Matthias Töns
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Continental Automotive Gmbh
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • Powertrain for a full hybrid drive and method and means for operating the powertrain
  • the present invention relates to a drive ⁇ strand for a full hybrid drive for a motor vehicle, a method for operating the drive train and means for operating the drive train, in particular a control device for performing the method.
  • Hybrid drives for motor vehicles are interesting because of their high Ef ⁇ efficiency and the relatively low emissions during operation.
  • an internal combustion engine and at least one electric motor are provided as drive sources in a drive train, which is generally understood to mean at least the drive sources and the elements mechanically connected to the drive sources up to a transmission, which are both suitable to move a motor vehicle each alone and in combination with each other.
  • a powertrain for a hybrid drive for a motor vehicle is known, the machine a Brennkraftma ⁇ , an electric motor, a transformer-less permanently connected to the electric motor gear, a clutch with va ⁇ riabler torque capacity for selectively coupling the engine to the electric motor and the transmission and a controller for controlling the coupling state of the clutch and the torque generated by the internal combustion engine when starting.
  • a controller for controlling the coupling state of the clutch and the torque generated by the internal combustion engine when starting.
  • this drive train has the disadvantage that a startup clutch must be used as the clutch, which is susceptible to wear and takes up space.
  • a startup clutch must be used as the clutch, which is susceptible to wear and takes up space.
  • starting the internal combustion engine by means of the electric motor by closing the clutch can result in a significant drop in torque or speed that is uncomfortable for occupants of a vehicle powered by this drivetrain.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a powertrain for a full hybrid drive and a method for operating the powertrain, which allows a starting the engine in the hot state during operation of the electric motor without a significant torque or speed drop , as well as means for operating the powertrain provide.
  • a drive train for a full hybrid drive for a motor vehicle comprising: an internal combustion engine with an output shaft, a Kleinelekt- romotor, by means of which only a predetermined power for moving the motor vehicle from the state can be generated, a clutch by means of which the output shaft is selectively connectable to the main electric motor, coupled to the main electric motor transmission, and an auxiliary electric motor which is connected to the internal combustion engine and by means of which the internal combustion engine can be started at least at a current, a predetermined minimum temperature exceeding temperature of the internal combustion engine.
  • the drive train of the invention has as Drehmo ⁇ ment sources on the one hand on the internal combustion engine
  • the internal combustion engine of any type or a combustion can be engine.
  • it may be gasoline, Wankel or diesel engines.
  • Turbocharged or supercharged engines may also be used, for example.
  • combustion engines with intake manifold injection or direct injection can be used, for example.
  • a control unit which can also be understood as Tronein ⁇ direction for the internal combustion engine, may be provided which controls the internal combustion engine, in particular in a conventional manner.
  • the drive train according to the invention further has the main electric motor, by means of which only a predetermined power can be generated.
  • the power is chosen so that, if necessary, after implementation of the delivered Torque ⁇ ment by the transmission sufficient to move the motor vehicle from a standstill.
  • the main electric motor may have a power of more than 15 kW.
  • it can preferably be an electric motor which is operated with high voltage, in the context of the present invention, a voltage greater than 60 V is understood.
  • the main electric motor more precisely its rotating shaft, is mechanically connected to the transmission, more precisely its input shaft, for transmitting torques, so that a corresponding torque can be available after the transmission, depending on the choice of the ratio.
  • An output shaft of the internal combustion engine for example, ei ⁇ ne crankshaft, is coupled to the main electric motor, more precisely its rotating shaft, via the clutch, by means of which the output shaft with the main electric motor is selectively connectable for Ü transmission of torques.
  • the coupling may in particular also include, for example, an electrical or hydraulic operating or actuating device, by means of which it can be supplied by supplying suitable, preferably electrically rischer clutch control signals, the clutch on or off ⁇ can be coupled.
  • the rotating shaft, ie the output shaft of the main electric motor is connected at one end to the clutch and at the other end to the transmission, so that there is a linear arrangement.
  • the main electric motor is further designed as a function of the internal combustion engine used in such a way that it can be used to start the internal combustion engine even when cold, i. is suitable at a temperature below the minimum temperature, for which the clutch must be engaged.
  • the auxiliary electric motor is provided, which is mechanically connected to the internal combustion engine, more specifically a suitable for starting shaft of the internal combustion engine, such as the crankshaft for transmitting torque and is designed so that it is suitable for starting or starting the internal combustion engine, if the internal combustion engine least has a temperature min ⁇ that exceeds the predetermined min ⁇ least temperature.
  • the temperature of the internal combustion ⁇ machine can, for example, by the oil temperature or the cooling water temperature of the internal combustion engine at steady
  • the specified minimum temperature, the power of the auxiliary electric motor and a translation The ratio of an optionally existing transmission between the internal combustion engine and the additional electric motor are selected as a function of each other.
  • the internal combustion engine has the complete set electric motor to ⁇ can start when the temperature exceeds the minimum temperature.
  • the minimum temperature is to the operation ⁇ temperature of the engine during stationary operation un ⁇ terschreitet voted that way.
  • the minimum temperature to we ⁇ is ssens 10 0 C, more preferably at least 20 0 C lower than the normal operating temperature of the engine in steady state operation.
  • a minimum temperature is preferably greater than 10 0 C, more preferably greater than 15 ° C, most preferably greater than 30 0 C selected.
  • the mechanical connection between the internal combustion engine and the auxiliary electric motor may include another clutch to disconnect the engine and the auxiliary electric motor, or be clutchless, i. do not have a said further coupling, so that the connection is permanent.
  • the internal combustion engine can now be started by means of theificatelektromo ⁇ sector during operation of the main electric motor with disengaged or disengaged clutch without the drive of the motor - Impact is affected by the main electric motor.
  • a noticeable torque change, in particular a noticeable torque drop, can thus be avoided.
  • a start-stop-capable Brennkraftmaschi ⁇ ne used with a corresponding control unit. It can the Determined piston position in the cylinders of the corresponding internal combustion engine and injected to start in those cylinders first fuel and then ignited, in which the piston is in working position.
  • start-stop-capable internal combustion engines are described, for example, in DE 31 17 144 A1.
  • the main electric motor any electric motor of corresponding power or a combination of a plurality of electric motors can be used.
  • a synchronous or asynchronous motor can be used.
  • the drive train of a starter-generator includes the main electric motor preferably in the form.
  • a starter generator is generally understood to be an electric machine or a combination of electrical machines which can be operated both as a drive or motor and as a generator.
  • the main electric motor is preferably a starter-generator, wherein the drive train may comprise at least one additional circuit by means of which the main electric motor can be used optionally as a drive or as a generator.
  • This embodiment has the advantage that such a compact and simple design of the drive train can be aimed ⁇ . More preferably at least a me chanical ⁇ part of the clutch is integrated in the rotor of the generator starter.
  • the main electric motor can be coupled in any way with the transmission, more precisely its input shaft.
  • a transmission with a continuously variable transmission so-called CVT transmission
  • a coupling via a shiftable clutch is conceivable.
  • the main electric motor is coupled to the transmission clutchless.
  • Particularly preferred is all ⁇ if a rigid coupling is provided.
  • a switchable clutch in front of the transmission is not necessary.
  • a transmission can be used basically any gear with discrete gear ratios or continuously variable ratio.
  • a transmission for example, manual transmission, automated manual transmission, double ⁇ clutch or automatic transmission can be used.
  • the transmission is a converterless gear, special to ⁇ a converterless automatic transmission.
  • the transmission in particular if it is an automatic transmission, no particular hydrody ⁇ namic, having converter. This has the advantage that on the one hand a very simple structure of the transmission is achieved and losses to another power losses, especially Schlupfver ⁇ , and unfavorable dynamic behavior through appropriation of the converter can be avoided.
  • the transmission may comprise a planetary gear. This advantageously makes possible a simple and compact construction of the transmission, which can preferably also be designed as an automatic transmission.
  • any switchable clutch can be used as a coupling between the internal combustion engine and the main electric motor, by means of which the output shaft can be selectively separated from or connected to the main electric motor as a function of electrical clutch control signals.
  • the clutch is a disconnect clutch.
  • a clutch is in this case a clutch understood that is suitable to permanently connect two waves with approximately the same speed to each other or decouple from each other, but not permanently or very often waves with very different speeds.
  • Such a coupling at very different speeds occurs, for example, in known drive trains during startup.
  • disconnecting clutches are understood to be switchable clutches which, owing to their mechanical design or the activation, can occupy essentially only two states, the fully engaged or disengaged.
  • This embodiment has the advantage that separating clutches are made more compact, so that the separating clutch takes up less space. In particular, they are also better suited for integration in a starter generator.
  • any electric motor of sufficient power can be used as an additional electric motor for starting the operating-temperature internal combustion engine. It is however, in the drive train preferable that the additional electric motor is designed for operation with low voltage and / or a mechanical ⁇ African power which is not sufficient to start the internal combustion engine in a cold state reliably.
  • a voltage preferably DC voltage, less than 60 V, preferably of a maximum of 36 V understood.
  • a cold state of the internal combustion engine is present when their current temperature falls below the minimum temperature.
  • the maximum electric drive power of the auxiliary electric motor is preferably in the range less than 5 kW.
  • the auxiliary electric motor is designed as a starter generator.
  • this particular electric ⁇ connected with an operating device by means of which he can optionally, in particular to corresponding auxiliary electric motor signals, as a drive or generator can be operated.
  • a To ⁇ set electric motor that is directly or at the DC-side input of an inverter to the electrical system of the motor vehicle to be connected, can be done simply as a charge a battery of the vehicle electrical system or a board power supply with elekt ⁇ -driven energy.
  • the connection of the auxiliary electric motor with the Brennkraftma ⁇ machine can be done via any gear and / or a non-switchable or switchable coupling.
  • a traction mechanism or friction gear is provided in the drive train, which connects the Rajelekt ⁇ romotor with the internal combustion engine.
  • a traction means for example, belts, in particular flat, wedge or toothed belts, or chains come into consideration.
  • This embodiment has the advantage that the additional electric motor can be arranged next to the internal combustion engine, wherein the Wel ⁇ le of the auxiliary electric motor and the output shaft of the internal combustion ⁇ engine preferably at least approximately parallel, and thus the space requirement is reduced.
  • a gear transmission is provided in the drive train, which connects the Rajelektro ⁇ motor with the internal combustion engine.
  • This exporting ⁇ has approximately shape the advantage that no slippage occurs in such belt ⁇ or friction gears and so a high efficiency is aimed ER.
  • advantageously known engine blocks of internal combustion engines for non-hybrid drives can also be used here if the auxiliary electric Tor is coupled via the gear transmission with the shaft of Brennkraftma ⁇ machine, on the otherwise the torque of the on ⁇ lassers is initiated.
  • a device is provided, by means of which the additional electric motor is connected to an electrical system of the motor vehicle for charging a vehicle power supply battery.
  • this device can be an operating device for the additional electric motor, which also serves for operation as a drive and may include an inverter depending on the type of motor. This further advantageously allows the charging of the vehicle electrical system via the additional electric ⁇ motor, when this is constructed as a starter generator.
  • the auxiliary electric motor designed as a starter generator is connected to an energy store, which is preferably generated by the vehicle electrical system, for rapid storage of generated and discharged stored electrical energy.
  • an energy store which is preferably generated by the vehicle electrical system, for rapid storage of generated and discharged stored electrical energy.
  • the energy storage for the auxiliary electric motor is not directly connected, but at most via voltage converter to the electrical system.
  • this embodiment has the advantage that when the internal combustion engine is started with the additional electric motor, energy can first be used from the energy store, so that a substantial voltage drop in the vehicle electrical system caused by starting will not occur.
  • an energy storage can be used, which operates at a higher operating voltage than the electrical system, which limits the size of the currents occurring to an operating device for the auxiliary electric motor.
  • the energy storage includes a so-called ⁇ double layer capacitor ( "Double Layer Capacitor", also called “Ultra Cap”) can often be quickly charged and discharged without being damaged.
  • the auxiliary electric motor or a driving device for this is connected via an electrically controllable switching unit with the energy storage, that the switching unit connects to appropriate switching signals to ⁇ set electric motor or the operating device with either the energy storage or an output to a vehicle electrical system, and that the auxiliary electric motor is designed so that he when operating as a generator with a corresponding position of the electrical switching unit can supply the electrical system without an additional voltage converter, in particular a DC voltage converter.
  • This has the advantage that on the one hand when operating the auxiliary electric motor as a drive significantly lower currents occur, but on the other hand, a supply of the on-board network is possible without losses by a span ⁇ tion conversion.
  • the drive train prefferably has a voltage converter which is connected to an energy store for supplying the main electric motor and converts the voltage supplied by the energy store to the voltage of a predetermined on-board network of the motor vehicle.
  • the object is further achieved by a method for
  • SEN drive train ie a drive train comprising an internal combustion engine with an output shaft, a Hauptelekt ⁇ romotor, by means of which only a predetermined power for moving the vehicle from the state can be generated, a clutch, by means of which the output shaft is selectively connectable to the main electric motor, coupled to the main electric motor gearbox, and an additional electric motor which is connected to the internal combustion engine and by means of which the internal combustion engine can be started at least at a current, a predetermined minimum temperature exceeding temperature of the internal combustion engine.
  • temperature signals representing a temperature of the internal combustion ⁇ machine, recorded, and standing at Brennkraft ⁇ machine, working main electric motor, a detected temperature exceeding the predetermined minimum temperature, and at least one further predetermined operating condition to be control signals for an operating device for the auxiliary electric motor formed and delivered to this, so that the auxiliary electric motor starts the engine.
  • a control device for controlling a full hybrid drive with a fiction, modern ⁇ drive train comprising a drive train that is an internal combustion engine with an output shaft, a main electric motor by means of which a predetermined power for
  • Moving the motor vehicle from the state can be generated, connected to the output shaft and the main electric motor coupling, by means of which the output shaft is selectively connectable to the main electric motor, a coupled to the main electric motor gear, and an auxiliary electric motor which is connected to the internal combustion engine and by means of which the internal combustion engine can be started at least at a current, exceeding a predetermined minimum temperature temperature of the internal combustion engine.
  • the Steuereinrich- tung has at least one output for the delivery of main ⁇ electric motor signals to an operating device for operation of the main electric motor, for delivering Kupplungs Kunststoffsigna ⁇ len for removal or engagement of the clutch, for the delivery of additional electric motor signals to an operating device for the additional electric motor , for delivering signals to a control unit for the internal combustion engine and for outputting gear ⁇ signals to the transmission and at least one input for receiving temperature signals that reflect a temperature of the internal combustion engine, and is designed to detect temperature signals and combustion engine with a stationary internal ⁇ -working main electric motor, a detected temperature exceed the predetermined minimum temperature to form tet, and upon fulfillment of at least one further pre give ⁇ NEN operating condition of control signals for a facility for the additional electric motor and to be output to these, so that the auxiliary electric motor starts the Brennkraftmaschi- ne.
  • a working electric motor is understood to be an electric motor, which generates mechanical energy or torque by supplying electrical energy.
  • the main electric motor when working, drive the motor vehicle via the transmission.
  • control device can in principle be of any desired design, for example as an analog or fixed digital circuit.
  • control device has a memory in which is stored the computer program instructions, and at least one with the memory verbun ⁇ which processor executing in execution of the instruction operation, the inventive method.
  • the Prozes detected ⁇ sor wherein execution of the instructions temperature signals and forms with a stationary internal combustion engine-working main ⁇ electric motor, a detected temperature exceeding a predefined ne minimum temperature as well as upon fulfillment ⁇ we tendonss a further predetermined operating condition of control signals for a lighting device of the Additional electric motor and outputs the control signals to this, so that the auxiliary electric motor starts the engine.
  • the data processing device which is generally at least one processor or even several cooperating processor may in particular be given by the said control ⁇ device with at least one processor.
  • at least parts of the computer program performs at least one of the operating devices and / or the control apparatus for the internal combustion engine being ⁇ .
  • Non-volatile memories such as flash memories, EEPROMs, and data carriers can be considered as the storage medium.
  • control device only one output needs to be provided, over which all signals are output. This is particularly the case when a serial bus, wherein ⁇ play, a CAN bus is used for communication. However, it is also possible to use a separate output for each signal.
  • the control device furthermore has an input for the temperature signals which reproduce the temperature of the internal combustion engine.
  • the temperature can be given, for example, by the oil temperature or the cooling water temperature of the internal combustion engine during steady-state continuous operation.
  • the internal combustion engine may have a corresponding temperature sensor whose signals, optionally after processing in z. B. the control unit of the internal combustion engine, are delivered to the control device.
  • the physical arrangement of the temperature sensor signal processing ⁇ can be on other devices.
  • the operating devices can only be driver circuits or control control devices and / or actuation or adjusting devices in the case of the transmission or the clutch.
  • the operating equipment for the main and auxiliary electric motor Inverters for converting DC voltages of respective energy stores into AC voltages for the motors include, as far as they work with AC voltage.
  • the control unit for the internal combustion engine is to be regarded in this respect as an operating device for the internal combustion engine.
  • the overall control of the hybrid drive with the drive train, the control device, the operating devices and the control unit can be physically assigned to the control device, at least one of the operating devices or the control unit as desired, in whole or in part.
  • the function ⁇ tions or devices can also be integrated.
  • the overall control is in the sense hierarchically constructed such that the operating means themselves De ⁇ run tails of the control and to obtain the necessary commands and signals from the control means, in particular by the vehicle operator actuated controls, for example, an accelerator pedal and / or a brake pedal can be connected.
  • the vehicle operator actuated controls for example, an accelerator pedal and / or a brake pedal can be connected.
  • the start of the internal combustion engine by the additional electric motor takes place only when a plurality of conditions including the operating state of the drive train. These conditions can be tested in any order, as far as an ent ⁇ speaking test are not already by the last Runaway ⁇ led changes in the operating state anticipated.
  • a start is effected only when the machine is Brennkraftma ⁇ , the main electric motor operates and the detected temperature of the internal combustion engine exceeds the minimum temperature.
  • the clutch To be there with a stationary internal combustion engine and work must be disengaged, must have been disengaged especially before ⁇ the main electric motor, the clutch, the state does not need the clutch necessarily re-examined.
  • the further predetermined Be ⁇ operating condition must be fulfilled, which can be tested to and decisions by whether the engine is started shall be. For example, as more Carbonbedin ⁇ be tested supply, whether the speed of the main electric motor is so high that the internal combustion engine can be operated without interference even at speed.
  • the operating method, the control device and the computer program allow a simple operation of the drive train in a hybrid drive.
  • the advantage is ER- ranges that can be as above already leads for the drive train being ⁇ , the starting of internal combustion engine without a MACHINES SHOW ⁇ chen or significant speed or torque drop achieved at the main electric motor.
  • the internal combustion engine and / or the auxiliary electric motor is driven so that the speed of the engine and main electric motor are matched to each other by outputting appropriate signals , and coupling control signals for the clutch are formed and delivered to this, on which the clutch engages.
  • the control device is for this purpose preferably so constructed and the computer program comprises as ⁇ to preferably those instructions cause the controller or the processor upon execution of the instructions after starting the internal combustion engine determines a current speed of the main electric motor by outputting corresponding signals, the internal combustion engine and / or theificatelektromo ⁇ tor so controls that the speed of the engine and main electric motor are matched to each other, and forms clutch control signals for the clutch and outputs to this, on the clutch disengages.
  • This further development advantageously permits a connection, which is particularly gentle for the clutch, of the idling internal combustion engine to the main electric motor.
  • the signals for controlling the internal combustion engine and / or the auxiliary electric motor can be emitted, in particular, to the control device or the corresponding operating device.
  • the control device is preferably designed and ent ⁇ keeps the computer program preferably such instructions that the controller or the processor when executing the instructions upon detection of a start Haupt ⁇ electric motor and / or clutch control signals forms and gives off, so that the Clutch disengages or is kept disengaged and the operating device for the main electric motor this drives for starting alone with the main electric motor.
  • This development has the advantage that an on ⁇ drive alone with the main electric motor without the operation of a starting clutch or start of the engine can suc ⁇ conditions.
  • To detect a start-up example can be ⁇ checks whether the vehicle is stationary and the Fah ⁇ rer actuates the accelerator pedal.
  • clutch control signals are formed and discharged to start the engine in a cold state with the main electric motor clutch on the clutch disengages, that is checked whether the transmission is in an idling or neutral position, if this is not the case, a transmission signal is generated and delivered on towards the gearbox is switched to an idle or neutral position, and then control signals for starting the internal combustion engine are formed and discharged by the main electric motor.
  • control device is preferably designed further in such a way and the computer program preferably contains instructions such that the control device or the processor forms and outputs clutch control signals when the instructions for starting the internal combustion engine are cold when the main electric motor is stationary, to which the clutch engages, checks whether the transmission is in an idle or neutral position, if this is not the case, generates a transmission signal and outputs, the transmission is switched into an idle or neutral position ge ⁇ on the way, and thereafter control signals for starting the Internal combustion engine by the main electric motor forms and from ⁇ gives.
  • the control signals can be delivered directly to the main ⁇ electric motor or the internal combustion engine, but preferably to the operating device for the main electric motor or the control unit for the internal combustion engine.
  • This embodiment has the advantage that the necessary for a cold start of the internal combustion engine notwendi ⁇ ge large starting torque easily without any effort by the also provided for driving or driving main electric motor.
  • the further drive then takes place solely with the main ⁇ electric motor.
  • the limit values can be set depending on the used internal combustion engine and possibly the wide ⁇ ren operating conditions such as the current temperature of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine can either be operated independently of the main electric motor, for example to drive or stop other units and / or the auxiliary electric motor then designed as a starter generator to reduce fuel consumption.
  • the internal combustion engine does not need to be idled when the main electric motor serves as the sole driving source.
  • the internal combustion engine or the main electric motor fails at least partially. If the internal combustion engine fails, the main electric motor can be used alone to drive after opening the clutch. In the case of a defective main electric motor or a defective operating device for the main electric motor, it is preferable in the method to check whether there is a malfunction of the main electric motor or an operating device for the latter, and if so, and the internal combustion engine is stopped by discharging ent ⁇ speaking signals to an operating device for the Zu- set electric motor and to a control unit for the Brennkraftma ⁇ machine, the engine started and formed a clutch ⁇ control signal for engaging the clutch and is delivered to the clutch.
  • control device is preferably designed in this way and the computer program contains such instructions that the control device or the processor checks the execution of the instructions as to whether there is a malfunction of the main electric motor or the operating device for the latter, and if so Internal combustion engine is, by delivery of appropriate
  • the internal ⁇ combustion engine starts, and, at least one clutch control ⁇ signal for engaging the clutch forms and outputs.
  • This option for emergency operation of the drive train or the as ⁇ with equipped hybrid drive offers the advantage that in case of failure of the main electric motor or as may be necessary for its operation facility which is equipped with the powertrain motor vehicle can still be moved under its own power. If the clutch is still engaged or closed between the main electric motor and the internal combustion engine, preferably at least one clutch control signal is output to the clutch before the start of the internal combustion engine, toward which the clutch disengages. The internal combustion engine is thus decoupled for starting from the main ⁇ electric motor and the associated output; otherwise coupling would make starting difficult or impossible.
  • the clutch control signals for coupling preferably still at least a transmission signal is formed prior to delivery to a predetermined gear, preferably ⁇ as the lowest insert.
  • the clutch control signals and / or the transmission signals are preferably selected so that the clutch is as soft as possible between the internal combustion engine and the main electric motor and the clutches in the transmission, if present, can take place.
  • the control device is correspondingly accordingly formed and the computer program contains entspre ⁇ sponding instructions.
  • the additional electric motor is a starter generator and has tet Mosal ⁇ function of at least a further control signal, or always as of the internal combustion engine-driven generator when the auxiliary electric motor not to start the internal combustion engine and / or is driven to synchronize the speeds of internal combustion engine and main electric motor.
  • the control means further adapted and the computer program contains such Instruk ⁇ functions that the additional electric motor as a function of GR another control signal or whenever is supplementarys as switched from the engine-driven generator, when the auxiliary electric motor is not driven to start the internal combustion engine and / or to synchronize the rotational speeds of the internal combustion engine and the main electric motor.
  • This embodiment offers the advantage that the auxiliary electric motor can be used to charge the energy store from which it is supplied and / or the vehicle electrical system.
  • a DC-DC converter which reduces the voltage of a high voltage power supply for the main electric motor to the level of the electrical system, either not be used in this working mode, which avoids corresponding losses, or possibly completely saved.
  • the main electric motor is preferably designed as a starter-generator.
  • it is checked that whether an energy store for supplying the main electric motor is to be loaded, and from which it ⁇ is result of the examination, a main electric motor signal is formed and discharged in dependence on the back of the main electric motor as a generator for Charging the energy storage is operated.
  • the control device is preferably further designed and the computer program has such instructions that the controller, upon execution of the instructions, checks whether an energy store is to be charged for powering the main electric motor and forms and emits a main electric motor signal in response to the result of the check the main electric motor is operated as Ge ⁇ generator for charging the energy storage. In this way, the power supply of the main electric motor can be made possible in an advantageous manner.
  • the main electromotor signal can in particular be delivered to the operating device for the main electric motor.
  • the output shaft of the internal combustion engine is connected to a flywheel.
  • the flywheel may in particular on an ex ⁇ drive shaft be held.
  • the invention also relates to a hybrid drive with a drive train according to the invention and a control device according to the invention.
  • the hybrid drive preferably has wei ⁇ ter a control device for the internal combustion engine and other operating equipment for the electric motors, the transmission, the energy storage and optionally the coupling.
  • Fig. 1 is a schematic partial view of a VoIl hybrid drive with a drive train and a
  • Fig. 2 is a schematic partial view of a VoIl hybrid drive with a drive train and a
  • Control device according to a second preferred embodiment of the invention.
  • a shown in Fig. 1 full hybrid drive for a motor vehicle 31 includes a drive train and a STEU ⁇ er réelle 1 according to a first preferred embodiment of the invention and an electrical system for supplying the drive train and the control device with energy.
  • the drive train comprises an internal combustion engine 2 and ei ⁇ nen designed as a starter-generator main electric motor 3 as drive sources, which are connected via a clutch designed as a clutch 4, as well as with the main ⁇ electric motor 3 clutchless, ie without the use of a clutch on or disengageable , Connected transmission 5 for changing the speed and torque on the output shaft 29 and the wheel output not shown in detail.
  • a starter generator auxiliary electric motor 6 is provided.
  • the internal combustion engine 2 in the example a Verbrennungsma ⁇ machine, in particular a 4-cylinder gasoline engine, controlling operation of a controller 7 in response to control signals of the control device 1, has the known devices of an internal combustion engine, not all in Fig. 1 are shown, and receives fuel from a just ⁇ if not shown tank. She gives her torque over one Serving as the output shaft 8 crankshaft with a ge ⁇ held flywheel 9 to the folio ⁇ along the drive train subsequent facilities from.
  • a temperature sensor 10 detects the temperature of cooling water of the internal combustion engine 2 as a temperature of the internal combustion engine and transmit corresponding temperature reproducing temperature signals to the control ⁇ device 7, through which the temperature signals may be issued again, optionally after further processing.
  • a start-stop-capable engine ie a motor with ei ⁇ ner startup optimization by a dependent on the position of the piston in the cylinders of the engine starting injection as described for example in DE 31 17 144 Al is ben described, which is incorporated by reference letters in so far in the loading ⁇ .
  • a first fuel injection and zuen ⁇ dung carried out in which the piston is in working beits sued in the cylinder.
  • the clutch 4 has a mechanical part 11 which is designed as a friction clutch, and a Radio- shown separately in FIG. 1 for clarity tung 12, receives the designated ⁇ hereinafter referred to as clutch control signals designated control signals from the control device 1 and according to the received clutch control signals, the separating clutch 4 can either put in an engaged state or a disengaged state.
  • a part of the mechanical part of the separating clutch 4 is connected to the output shaft 8 for transmitting torque and another part to a rotating shaft of the main electric motor 3. Since the clutch is a disconnect clutch, it can essentially occupy only the said two states in which the parts or friction surfaces of the clutch are either pressed against each other or separated from each other with full force.
  • the mechanical part 11 of the Kupp ⁇ lung 4 designed so that one side or disc is directly connected to the output shaft 8, and the other side or disc is tured way according to a rotor of the main electric motor 3 integ ⁇ .
  • the clutch 4 allows a purely electrical operation of the vehicle 31 alone with the main electric motor 3 and without the internal combustion engine 2.
  • the clutch 4 can be made very small ⁇ fold and small, since in normal operation, as described below, does not need to perform synchronization tasks but the rotational speeds of the shafts of the internal combustion engine 2 and the main electric motor 3 are adapted to one another for easy engagement via other means which will be described below. Only in emergency operation, which is also described above, can speed differences be compensated here.
  • the main electric motor 3 is, as already described, as
  • Starter generator formed with integrated separating clutch part. It has a power and a torque, which allows at least choose a suitable translation of the transmission 5 a start and at least a low-speed driving alone with the main electric motor 3.
  • the main electric motor 3 as Hochwoodsmo ⁇ gate, that is formed with supply voltages greater than 60 V. For example, it can have a power of 75 kW.
  • the main electric motor 3 is controlled via an operating device 13, which in turn performs the control in response to main electric motor signals of the control device 1.
  • This operating device 13 in this example has an inverter for converting DC voltage into three-phase AC voltage used by the main electric motor 3.
  • the transmission 5 is with its input shaft directly without inter mediate circuit of a switchable clutch with the rotating Shaft or output shaft of the main electric motor 3 is connected.
  • the transmission 5 is executed as a converterless automatic transmission ⁇ leads, so has no, for example, hydrodynamic torque converter, and has a planetary gear 14, which can be switched via not shown clutches and brakes in the interior of the transmission 5. This eliminates the torque converter otherwise own slip losses, its weight and associated with the converter dynamics disadvantages in response.
  • the clutches and brakes in the interior of the transmission 5 are preferably designed so that in emergency mode in case of failure of the main electric motor 3 via the clutches and brakes of Pla ⁇ netengetriebes 14 is given a replacement starting possibility with the internal combustion engine 2.
  • the gear changes take place through a transmission operating device 15 of the transmission, which executes the gear change to Getriebesigna ⁇ le of the control device 1 out.
  • the auxiliary electric motor 6 is likewise designed as a starter generator and is connected with its rotating shaft via a belt drive 16 to the end of the output shaft 8 which is not connected to the separating clutch 4.
  • the additional electric motor 6 serves firstly to start the operating-warming internal combustion engine and, depending on the operating mode, for synchronizing the rotational speed of the internal combustion engine 2 with that of the main electric motor 3.
  • it serves as a generator for the one in FIG. 1 only in the form of a vehicle electrical system battery 17, in the example 12V battery, partially shown vehicle electrical system 30 of the vehicle 31.
  • It is therefore designed as a relatively small electric motor having a power that is significantly smaller than that of the main electric motor.
  • it is between 1 kW and 10 kW.
  • the supply voltage of an inverter is used to supply the Additional electric motor 6 with operating voltage preferably greater than ⁇ 12 V, but less than about 50 V, in the example to 20V, selected.
  • the auxiliary electric motor 6 is controlled via an operating device 19 as a function of additional electric motor signals which it receives from the control device 1 connected to it via a signal connection.
  • the operating device 18 also has, via the already mentioned inverter, the conversion of the DC voltage of 20 V in the example used in the auxiliary electric motor 6 three-phase AC voltage.
  • the electrical system comprises a total of three energy stores on three different voltage levels.
  • the electrical system battery 17 is provided, which is used to power the on-board network 30 and connected thereto, partially not shown in the figures electrical equipment.
  • the second voltage plane ⁇ is provided, which in the example has a voltage of 20 V in the example.
  • an additional energy ⁇ memory 18 and a switching unit 20 are provided.
  • the order ⁇ switching unit 20 is fixedly connected to the operating device 19, more precisely ge ⁇ the inverter, the operation device 19, the latch 18 and a corresponding output connected to the electrical system of the 30th
  • the electrical switching unit 20 is controllable via corresponding switching signals from the Steuereinrich ⁇ device 1, so that the operating device 19 of the auxiliary electric motor 6 in dependence on the switching signals either with the additional energy storage 18 or the electrical system 30 is connectable.
  • the Be ⁇ drive device 19 with the additional energy storage of the auxiliary electric motor 6 can be supplied with operating voltage.
  • the additives is electric motor 6 so designed that when it is not operating as An ⁇ serves, 20 also can take over for the vehicle power supply 30 at the first voltage level, the generator function without additional DC-DC converter at a corresponding position of the electric switching unit. Further, the supply can set energy storage 18, if necessary by theificatelekt ⁇ romotor be loaded 6 again.
  • This additional energy storage 18 is in the present example by a capacitive storage, a double-layer capacitor (Double Layer Capacitor, also called Ultracap) reali ⁇ Siert.
  • This has advantages for the short-time operation occurring in the drive over other types of storage.
  • the supply of the auxiliary electric motor 6 from the capacitive energy storage 18 gives the further advantage, for example at high additional loads in the general electrical system 30, that the starter operation via the additional energy storage 18 is energetically secured, as long as the necessary energy for the Steuereinrich ⁇ device 1 and the operating equipment 12, 13th , 15 and 19 and the control unit 7 in the electrical system 30 is still available.
  • a voltage dip in the electrical system 30 can be prevented at a starting of the internal combustion engine 2 with the additional electric motor ⁇ 6.
  • a sufficiently large starting torque can be ensured at moderate currents.
  • a more favorable electrical and / or me ⁇ chanical interpretation of the auxiliary electric motor 6 is possible; for example, can a smaller volume and lower resistive Verlus ⁇ te be achieved when operating as a starter.
  • the main electric motor 3 operates at a third voltage level at high voltage, i. Voltages above 60 V. For this purpose, it is via a not explicitly shown in Fig. 1 inverter in the operating device 13 and a safety device 27 with an energy storage for the main electric motor 3 or accumulator 21, in the example, a lithium polymer battery high voltage system (LIPO HV system) connected, which provides a sufficiently large voltage and sufficient energy for electric driving alone with the main electric motor 3.
  • LIPO HV system lithium polymer battery high voltage system
  • the first and the third voltage level are connected via a DC voltage converter 22 from the high voltage to the vehicle electrical system voltage, which allows it when the internal combustion engine 2, to supply the electrical system 30 via the then working as a generator main electric motor 3.
  • a DC voltage converter 22 from the high voltage to the vehicle electrical system voltage, which allows it when the internal combustion engine 2, to supply the electrical system 30 via the then working as a generator main electric motor 3.
  • this DC-DC converter usually needs either not to be used for charging by the possibility of charging by means of the auxiliary electric motor 6 or may be omitted altogether in other exemplary embodiments.
  • Memory 24 has a non-volatile part.
  • the instructions contains, in their execution of the processor 23 and the control device 1 perform the operating method described below for operating the drive train. It ver ⁇ adds to this via a not shown in Fig.
  • the control device 1 performs its control tasks in response to accelerator pedal signals from the accelerator pedal of the vehicle 31, temperature signals of the temperature sensor 10 and, where appropriate, ⁇ signals from the operating equipment, the control unit, other sensors of the vehicle 31 and the Bremspe- dal.
  • the hierarchical structure of the controller does not generate the signals directly to the motors, etc., but for the operation of devices such as the input devices 12, 13, 15 and 19 and the control unit 7, which as ⁇ derum a controller at a lower level To run.
  • the cold start takes place solely with the main electric motor 3, for which purpose beforehand set the neutral position in the transmission 5 and the separating clutch 4, as far as it is not already closed, is engaged. Thereafter, the main electric motor 3 or its rotating shaft is set in motion, wherein the control unit 7 controls the internal combustion engine 2 according to Star ⁇ th. More specifically, the control device 1 first checks whether the internal combustion engine is actually in a cold operating state. To do this, she checks whether a first start should be made after a long period of idle operation. If this is the case, a cold start is detected.
  • the control device 1 detects temperature signals via the temperature signal input 10 and checks whether the current detected temperature exceeds a predetermined minimum temperature.
  • This minimum temperature is selected as a function of the temperature-dependent drag torque of the internal combustion engine 2, the power of the auxiliary electric motor 6 and the ratio of the belt drive 16.
  • the Configu ⁇ ration of internal combustion engine 2 auxiliary electric motor 6 and the belt transmission 16 is selected so that the minimum temperature to 25 ° C, an increase of more than 20 0 C lower than the Radiotem ⁇ temperature during stationary operation of the internal combustion engine 2, in Example 90 0 C, can be chosen.
  • the sensed temperature falls below the originallytem ⁇ a temperature condition is detected for a cold start.
  • the control device 1 Upon detection of a cold start, the control device 1 further checks whether the transmission 5 is in an idle or neutral position. If this is not the case, it generates a transmission signal we ⁇ tendonss and outputs it to the transmission ⁇ operating means 15 from which it toggles the transmission 5 in an idle or neutral position.
  • the control device 1 checks whether the clutch 4 is engaged. If this is not the case, first clutch control signals are formed and delivered to the clutch 4, to which the clutch 4 engages and thus the main electric motor 4 and the output shaft 8 of the internal combustion engine 2 connects to transmit a torque ⁇ moments. Thereafter, it is set by releasing the main electric motor signals to the operating device 13 of the main electric motor 3 to start moving and nigt ACCEL ⁇ to a target speed. The main electric motor 3 rotates the output shaft 8, wherein the control device 1 emits start signals to the control unit 7. As a result, the internal combustion engine 2 is started.
  • control device 1 During operation of the hybrid drive, the control device 1 carries out polling cyclically in order to detect the state of the hybrid drive or of the drive train and the driver wishes in the form of accelerator pedal signals.
  • the control device 1 forms in the sequence of main electric motor signals and outputs them to the Radiosein ⁇ direction 13, whereupon this drives the main electric motor 3 for starting alone with the main electric motor 3.
  • this can be further ⁇ be driven, for example, to drive the auxiliary electric motor 6 as a generator during warm-up, or the internal combustion engine can be switched off or remain.
  • the control device 1 then first checks whether the internal combustion engine 2 is actually stationary and the main electric motor 3 is in operation.
  • the control device 1 also detects in this case by the temperature sensor 10 emitted temperature signals, the
  • another operating condition is checked, for example, whether the speed of the main electric ⁇ motor 3 exceeds a predetermined minimum speed for a ⁇ -fault free operation of the internal combustion engine.
  • the conditions can be checked as further operating conditions as to whether engagement is predicted on the basis of the sensor signals and the operating states in the nearer past or whether a drop in the state of charge of one of the energy stores is to be expected.
  • the corresponding criteria can be heuristic in particular.
  • the controller 1 If this is the case, the controller 1 generates STEU ⁇ ersignale for the operating means 19 for the auxiliary electric motor 6 and for the control unit 7 of the internal combustion engine 2 and outputs it to the operating device 19 for the auxiliary electric motor 6 or the control device 7 from such that the additional electric motor 6, the internal combustion engine 2 starts. Is not coupled, since at the start of the internal combustion engine 2 with the Kleinelektromo ⁇ gate 3 via the clutch 4, occurs at from ⁇ gear of the drive train at first no torque change, in particular no loss of torque on.
  • the control device 1 determines a current rotational speed of the main electric motor 3, using, for example, corresponding stored data, interrogating corresponding data from the operating device 13, or detecting signals from a rotational speed sensor on the main electric motor 3.
  • the auxiliary electric motor 6 is driven so that the rotational speeds of the engine 2 and the main electric ⁇ 3 motor aligned become.
  • it forms clutch control signals for the clutch 4 and outputs it to the clutch 4, more precisely its operating device 12, on which the clutch 4 engages.
  • control device 1 constantly checks, at least during operation of the internal combustion engine 2, whether it should be switched off because of too low rotational speed and / or too low a load requirement. For this purpose, it checks, in particular, whether the current rotational speed of the main electric motor 3 is less than a predefined limit value, which represents a rotational speed of the internal combustion engine 2, below which disruption-free operation of the internal combustion engine is no longer to be expected. This speed may have been determined play, empirically at ⁇ . If the speed is less than the threshold, the controller 1 generates at least one clutch control signal for the clutch 4, ge ⁇ more precisely the operation of device 12, and outputs it to the clutch 4 or the operating device 12, so that the
  • Clutch 4 disengages.
  • the drive is now carried out solely with the main electric motor 3, while depending on the state of the energy storage 17 and 18 and the temperature, the internal combustion engine 2 for charging by means of the auxiliary electric motor 6 independently of the main electric motor 3 continues to operate or switched off.
  • the control device 1 checks whether the energy stores 17 and 18 are sufficiently charged and the current temperature is above the minimum temperature. If both conditions are met, the internal combustion engine 2 is switched off in the present example, otherwise knowbe ⁇ driven.
  • the control device 1 To supply the electrical system 30 with power and / or for charging the additional energy storage 18, the control device 1, the switching unit 20 and the operating device 19 for the auxiliary electric motor 6 by forming and output of appropriate signals so drive that the auxiliary electric motor 6 as driven by the internal combustion engine 2 generator is switched and the auxiliary energy storage 18 and the Bordnetzbatte- rie 17 loads during operation of the internal combustion engine 2, if the
  • Additional electric motor 6 is not controlled for starting the internal combustion engine 2 and / or for synchronizing the rotational speeds of the engine 2 and the main electric motor 3. This can always be done when the said condition is met, or in other embodiments only when certain control signals are present, for example, those indicating that the additional energy storage 18 and / or the electrical system battery 17 must be loaded.
  • the controller 1 checks the controller 1 during operation continuously the state of charge of the energy storage 21 then whether it should be loaded. For this purpose, for example, the voltage of the energy store 21 can be detected and compared with an ent ⁇ speaking limit value, which reflects the allowable minimum voltage of the energy storage device 21.
  • the operating state of the drive train is then ge ⁇ checks whether the charging of the energy storage is possible. For this purpose, for example, can be checked whether the internal combustion engine 2 at a speed above the PRE-for their operation works ⁇ surrounded limit value, a gear change, that is, a switching back, no longer possible or reasonable and Trennkupp ⁇ system is closed. 4 If this is the case, the control device 1 forms a main electric motor signal and outputs it to the operating device 13, to which the operating device 13 operates the main electric motor 3 as a generator for charging the energy store 21.
  • control device 1 can in the event of failure of the main electric motor 3 and / or the Radio Common ⁇ tung 13 execute an emergency program for this, the tattet it GES, the motor vehicle 31 or to the internal combustion engine 2 to move alone, although present in the drive train no starting clutch is.
  • the control device 1 continuously checks whether there is a malfunction of the main electric motor 3 and / or the operating device 13. For this example, it can entspre ⁇ -reaching diagnostic signals from the facility sen 13 erfas ⁇ and evaluate. When a malfunction is detected and the engine 2 is stationary, it further checks whether the clutch 4 is open. If this is not the case, the clutch 4 is opened by delivering corresponding signals to the clutch 4. Then the control device 1 forms corresponding ceive signals for the operating device 19 for the auxiliary electric motor 6 and the control unit 7 for the internal combustion ⁇ engine 2 and outputs them to the operating device 19 and the control unit 7 from.
  • the internal combustion engine 2 is then started by means of the auxiliary electric motor 6 without a query of the Tem ⁇ temperature of the internal combustion engine 2, which is possible because the clutch 4 is open.
  • the controller 1 checks the state of the transmission 5 and sets in dependence on the result of the examination by Abga- be appropriate transmission signals to the transmission 5 and the operating device 15 sen ⁇ a suitable for emergency canal. Thereafter, the control device 1 controls the clutch 4 by outputting corresponding signals and, via the operating device 15, the transmission 5 in such a way that the torque from the internal combustion engine 2 is as smoothly as possible via the engine
  • Disconnect 4 and the transmission 5 is transmitted by appropriate Betä ⁇ tion of the clutches and brakes on the output 29 of the transmission 5.
  • Another preferred embodiment differs from the previously described embodiment in that the second voltage plane is missing.
  • the auxiliary electric motor 6 is then connected via its inverter to the general electrical system 30.
  • auxiliary electric motor 6 using a suitable voltage converter directly from the Hochwoodsenergiespei ⁇ cher, ie the accumulator system 21, to feed.
  • At least one of the operating devices and / or the control device can be integrated into the control device 1.
  • control device is integrated in one of the operating devices or the control unit.
  • control unit differs from the first embodiment in that a belt transmission is used in which the belt tension can be controlled via signals emitted by the control device 1. When operating as a starter belt tension is increased, reduced when operating as a generator.
  • FIG. 2 Another preferred embodiment illustrated in FIG. 2 differs from that first described
  • Embodiment in that instead of the belt drive, a gear mechanism 28 is used.
  • a gear mechanism 28 is used instead of a Anlas ⁇ sers for the internal combustion engine, which is also designed for a drive train with conventional conventional internal combustion engine of its construction, the additional electric ⁇ motor 6 is now mounted, the connection between the Anlas ⁇ ser and the engine 2 via a starter pinion the gear transmission 28 is replaced. All other compo ⁇ nents are to be used unchanged, so that reference numbers for these the same reference and are the explanations of the first embodiment here accordingly.
  • the pinion gear 28 between the internal combustion engine 2 and the auxiliary electric motor 6 allows a slip-free transmission of the torque between the internal combustion engine 2 and the motor 6 to ⁇ kit Electrical and thus increases the efficiency of the drive ⁇ strand.
  • Another preferred embodiment is different from the first embodiment in that for switching over between loading of the additional energy storage and the vehicle electrical system ⁇ the 02/066293 Al described in WO method ver ⁇ battery turns whose contents hereby insofar by reference into the description is incorporated.
  • the auxiliary electric motor 6 is on the side facing the clutch 4 arranged the internal combustion engine 2, wherein the additional electric ⁇ motor either acts directly on the flywheel 9 or with ⁇ means of a Switzerlandstoff- or Reibradgetriebes, in particular ei ⁇ nes belt drive, or coupled by means of a gear transmission with this for the transmission of torques and rotational movements.

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Abstract

Ein Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Brennkraftmaschine (2) mit einer Abtriebswelle (8), einen Hauptelektromotor (3) mittels dessen eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs (31) aus dem Stand erzeugbar ist, eine Kupplung (4), mittels derer die Abtriebswelle (8) wahlweise mit dem Hauptelektromotor (3) verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor (3) gekoppeltes Getriebe (5), und einen Zusatzelektromotor (6), die mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist und mittels derer die Brennkraftmaschine (2) wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine (2) gestartet werden kann.

Description

Beschreibung
Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb sowie Verfahren und Mittel zum Betreiben des Antriebsstrangs
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebs¬ strang für einen Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs und Mittel zum Betreiben des Antriebsstrangs, insbesondere eine Steuer- einrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge sind wegen ihrer hohen Ef¬ fizienz und der relativ geringen Emissionen beim Betrieb interessant .
Bei so genannten Vollhybrid-Antrieben sind in einem Antriebsstrang, unter dem im Folgenden allgemein wenigstens die Antriebsquellen und die mit den Antriebsquellen mechanisch zum Antrieb verbundenen Elemente bis zu einem Getriebe verstanden wird, eine Brennkraftmaschine und wenigstens ein Elektromotor als Antriebsquellen vorgesehen, die beide geeignet sind, ein Kraftfahrzeug jeweils allein und in Kombination miteinander zu bewegen.
Aus EP 1564 055 A2 ist ein Antriebsstrang für einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, der eine Brennkraftma¬ schine, einen Elektromotor, ein wandlerloses, permanent mit dem Elektromotor verbundenes Getriebe, eine Kupplung mit va¬ riabler Drehmomentkapazität zur wahlweisen Kopplung der Brennkraftmaschine mit dem Elektromotor und dem Getriebe und eine Steuerung zur Steuerung des Kuppelzustands der Kupplung und des von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments beim Anfahren umfasst. Beim Betrieb wird in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen einem Drehzahl-Sollwert der Getriebe- eingangswelle und dem Drehzahl-Istwert die Drehmomentkapazi¬ tät der Kupplung eingestellt, so dass die Brennkraftmaschine zusätzliches Drehmoment an die Getriebeeingangswelle liefert. Dieser Antriebsstrang hat jedoch den Nachteil, dass als Kupplung eine Anfahrkupplung verwendet werden muss, die verschleißanfällig ist und Platz beansprucht. Darüber hinaus kann in einem Betriebszustand, in dem die Brennkraftmaschine zwar eine Betriebstemperatur für den Betrieb im stationären Zustand hat, aber steht, und nur der Elektromotor arbeitet, das Starten der Brennkraftmaschine mittels des Elektromotors durch Schließen der Kupplung zu einem merklichen Drehmoment- oder Drehzahleinbruch führen, der für Insassen eines durch diesen Antriebsstrang angetriebenen Fahrzeugs unkomfortabel ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb und ein Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs zu schaffen, der bzw. das ein Anlassen der Brennkraftmaschine im betriebswarmem Zustand während des Betriebs des Elektromotors ohne einen deutlichen Drehmoment- oder Drehzahleinbruch erlaubt, sowie Mittel zum Betrieb des Antriebsstrangs bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug, der umfasst: eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle, einen Hauptelekt- romotor, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erzeugbar ist, eine Kupplung, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise mit dem Hauptelektromotor verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor gekoppeltes Getriebe, und einen Zusatzelektromotor, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine gestartet werden kann.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang verfügt also als Drehmo¬ mentquellen zum einen über die Brennkraftmaschine, die eine Brennkraftmaschine eines beliebigen Typs bzw. ein Verbren- nungsmotor sein kann. Beispielsweise kann es sich um Otto-, Wankel- oder Dieselmotoren handeln. Es können auch zum Beispiel mit Turbolader oder Kompressor ausgestattete Motoren verwendet werden. Weiter können beispielsweise Verbrennungs- motoren mit Saugrohreinspritzung oder Direkteinspritzung verwendet werden. Für die Steuerung bzw. den Betrieb der Brennkraftmaschine kann ein Steuergerät, das auch als Betriebsein¬ richtung für die Brennkraftmaschine aufgefasst werden kann, vorgesehen sein, das insbesondere in konventioneller Weise die Brennkraftmaschine steuert.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang verfügt weiter über den Hauptelektromotor, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung erzeugbar ist. Die Leistung ist so gewählt, dass sie, gegebenenfalls nach Umsetzung des abgegebenen Drehmo¬ ments durch das Getriebe, zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand ausreicht. Vorzugsweise kann der Hauptelektromotor eine Leistung von mehr als 15 kW aufweisen. Weiterhin kann es sich vorzugsweise um einen elektrischen Motor handeln, der mit Hochspannung betrieben wird, unter der im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Spannung größer als 60 V verstanden wird .
Der Hauptelektromotor, genauer dessen rotierende Welle, ist mit dem Getriebe, genauer dessen Eingangswelle, mechanisch zur Übertragung von Drehmomenten verbunden, so dass nach dem Getriebe je nach Wahl der Übersetzung ein entsprechendes Drehmoment zur Verfügung stehen kann.
Eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise ei¬ ne Kurbelwelle, ist mit dem Hauptelektromotor, genauer dessen rotierender Welle, über die Kupplung gekoppelt, mittels derer die Abtriebswelle mit dem Hauptelektromotor wahlweise zur Ü- bertragung von Drehmomenten verbindbar ist. Die Kupplung kann dabei insbesondere auch eine beispielsweise elektrische oder hydraulische Betriebs- bzw. Betätigungseinrichtung umfassen, mittels derer durch Zuführung geeigneter, vorzugsweise elekt- rischer Kupplungssteuersignale die Kupplung ein- oder ausge¬ kuppelt werden kann. Vorzugsweise ist die rotierende Welle, d.h. die Abtriebswelle, des Hauptelektromotors an einem Ende mit der Kupplung und an dem anderen Ende mit dem Getriebe verbunden, so dass sich eine lineare Anordnung ergibt. Bei eingekoppelter bzw. eingerückter Kupplung können sich so die Drehmomente der Brennkraftmaschine und des Hauptelektromotors summieren, so dass insofern ein Parallelhybrid-Antrieb ver¬ wirklicht werden kann, bei dem, je nach Zustand der Kupplung, die Brennkraftmaschine, der Hauptelektromotor oder beide das notwendige Drehmoment bereitstellen.
Der Hauptelektromotor ist weiter in Abhängigkeit von der verwendeten Brennkraftmaschine so ausgelegt, dass er zum Anlas- sen der Brennkraftmaschine auch in kaltem Zustand, d.h. bei einer Temperatur unterhalb der Mindesttemperatur geeignet ist, wozu die Kupplung eingekuppelt sein muss.
Wenn die Brennkraftmaschine in einer Betriebsphase, in der sie bereits die Betriebstemperatur erreicht hat, aber abge¬ schaltet ist, von dem Hauptelektromotor wieder angelassen würde, könnte ein merklicher Drehmomentverlust an der Ab¬ triebswelle des Getriebes auftreten, der vermieden werden soll.
Daher ist der Zusatzelektromotor vorgesehen, der mit der Brennkraftmaschine, genauer einer zum Anlassen geeigneten Welle der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Kurbelwelle, mechanisch zur Übertragung von Drehmomenten verbunden und so ausgelegt ist, dass er zum Starten bzw. Anlassen der Brennkraftmaschine geeignet ist, wenn die Brennkraftmaschine min¬ destens eine Temperatur aufweist, die die vorgegebenen Min¬ desttemperatur überschreitet . Die Temperatur der Brennkraft¬ maschine kann beispielsweise durch die Öltemperatur oder die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine bei stationärem
Dauerbetrieb gegeben sein. Die vorgegebene Mindesttemperatur, die Leistung des Zusatzelektromotors und ein Übersetzungsver- hältnis eines gegebenenfalls vorhandenen Getriebes zwischen der Brennkraftmaschine und dem Zusatzelektromotor werden in Abhängigkeit voneinander gewählt. Grundsätzlich muss der Zu¬ satzelektromotor die Brennkraftmaschine starten können, wenn deren Temperatur die Mindesttemperatur überschreitet. Weiter wird die Mindesttemperatur so gewählt, dass sie die Betriebs¬ temperatur der Brennkraftmaschine bei stationärem Betrieb un¬ terschreitet. Vorzugsweise ist die Mindesttemperatur um we¬ nigstens 100C, besonders bevorzugt um wenigstens 200C kleiner als die normale Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine im stationären Betrieb. Um den Zusatzelektromotor möglichst klein wählen zu können, aber einen Start durch denselben möglichst frühzeitig in einem Betriebszyklus zu ermöglichen, wird vorzugsweise eine Mindesttemperatur größer als 100C, be- sonders bevorzugt größer als 15°C, ganz besonders bevorzugt größer als 300C gewählt.
Die mechanische Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Zusatzelektromotor kann eine weitere Kupplung aufwei- sen, um Brennkraftmaschine und Zusatzelektromotor zu trennen, oder kupplungslos sein, d.h. eine genannte weitere Kupplung nicht aufweisen, so dass die Verbindung permanent ist.
Zum Starten der Brennkraftmaschine in einem Zustand, in dem die Temperatur die Mindesttemperatur überschreitet, insbesondere im betriebswarmen Zustand, kann nun während des Betriebs des Hauptelektromotors bei ausgekuppelter bzw. ausgerückter Kupplung die Brennkraftmaschine mittels des Zusatzelektromo¬ tors gestartet werden, ohne dass der Antrieb des Kraftfahr- zeugs durch den Hauptelektromotor beeinträchtigt wird. Eine merkliche Drehmomentänderung, insbesondere ein merklicher Drehmomenteinbruch, kann so vermieden werden.
Um ein schnelles und energiesparendes Starten der Brennkraft- maschine zu gestatten, wird als Brennkraftmaschine mit Steu¬ ergerät vorzugsweise eine start-stop-fähige Brennkraftmaschi¬ ne mit entsprechendem Steuergerät verwendet. Dabei kann der Kolbenstand in den Zylindern der entsprechenden Brennkraftmaschine ermittelt und zum Start in denjenigen Zylinder zuerst Kraftstoff eingespritzt und dann gezündet werden, in dem sich der Kolben in Arbeitsstellung befindet. Solche start-stop- fähigen Brennkraftmaschinen sind beispielsweise in DE 31 17 144 Al beschrieben.
Grundsätzlich kann als Hauptelektromotor ein beliebiger E- lektromotor entsprechender Leistung oder einen Kombination von mehreren Elektromotoren verwendet werden. Insbesondere kann ein Synchron- oder Asynchronmotor eingesetzt werden. Um jedoch ein Laden eines Energiespeichers, aus dem der Haupt¬ elektromotor mit Energie versorgt wird, in einfacher Weise zu erlauben, umfasst der Antriebsstrang den Hauptelektromotor vorzugsweise in Form eines Starter-Generators. Unter einem Starter-Generator wird dabei im Rahmen der Erfindung allgemein eine elektrische Maschine oder eine Kombination von e- lektrischen Maschinen verstanden, die sowohl als Antrieb bzw. Motor als auch als Generator betrieben werden kann. Mit ande- ren Worten ist der Hauptelektromotor vorzugsweise ein Starter-Generator, wobei der Antriebsstrang wenigstens eine zusätzliche Schaltung umfassen kann, mittels derer der Hauptelektromotor wahlweise als Antrieb oder als Generator genutzt werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass so ein kompakter und einfacher Aufbau des Antriebsstrangs er¬ zielt werden kann. Besonders bevorzugt ist wenigstens ein me¬ chanischer Teil der Kupplung in den Rotor des Starter- Generators integriert.
Prinzipiell kann der Hauptelektromotor in beliebiger Weise mit dem Getriebe, genauer dessen Eingangswelle, gekoppelt sein. Beispielsweise ist bei Verwendung eines Getriebes mit kontinuierlich änderbarer Übersetzung (sog. CVT-Getriebe) eine Kopplung über eine schaltbare Kupplung denkbar. Vorzugs- weise ist jedoch der Hauptelektromotor mit dem Getriebe schaltkupplungslos gekoppelt. Besonders bevorzugt ist allen¬ falls eine starre Kupplung vorgesehen. Da der Elektromotor zum Anfahren geeignet und über die Kupplung mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, ist eine schaltbare Kupplung vor dem Getriebe nicht notwendig. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zum einen ein besonders einfacher, leichter Aufbau erzielt werden kann.
Als Getriebe können grundsätzliche beliebige Getriebe mit diskreten Übersetzungsstufen oder kontinuierlich änderbarer Übersetzung verwendet werden. Als Getriebe können beispiels- weise Schaltgetriebe, automatisierte Schaltgetriebe, Doppel¬ kupplungsgetriebe oder Automatikgetriebe verwendet werden. Vorzugsweise ist das Getriebe ein wandlerloses Getriebe, ins¬ besondere ein wandlerloses Automatikgetriebe. Darunter wird verstanden, dass das Getriebe, insbesondere wenn es sich um ein Automatikgetriebe handelt, keinen, insbesondere hydrody¬ namischen, Wandler aufweist. Dies hat den Vorteil, dass zum einen ein sehr einfacher Aufbau des Getriebes erreicht wird und zum anderen Leistungsverluste, insbesondere Schlupfver¬ luste, und eine ungünstiges dynamisches Verhalten durch Ver- wendung des Wandlers vermieden werden.
Insbesondere kann das Getriebe ein Planetengetriebe umfassen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen einfachen und kompakten Aufbau des Getriebes, das vorzugsweise auch als Au- tomatikgetriebe ausgebildet sein kann.
Prinzipiell kann als Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Hauptelektromotor eine beliebige schaltbare Kupplung verwendet werden, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise in Abhängigkeit von elektrischen Kupplungssteuersignalen von dem Hauptelektromotor getrennt oder mit diesem verbunden werden kann. Vorzugsweise ist die Kupplung jedoch eine Trennkupplung. Unter einer Trennkupplung wird hierbei eine Kupplung verstanden, die dazu geeignet ist, dauerhaft wahlweise zwei Wellen mit etwa gleicher Drehzahl miteinander zu koppeln oder voneinander zu entkoppeln, nicht jedoch dauerhaft bzw. sehr häufig Wellen mit stark unterschiedlichen Drehzahlen. Eine solche Kopplung bei stark unterschiedlichen Drehzahlen tritt beispielsweise bei bekannten Antriebssträngen beim Anfahren auf. Insbesondere werden unter Trennkupplungen schaltbare Kupplungen verstanden, die aufgrund ihrer mechanischen Ausbildung oder der Ansteuerung im wesentlichen nur zwei Zustände, den voll eingekuppelten oder den ausgekuppelten, einnehmen können. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Trennkupplungen kompakter aufgebaut sind, so dass die Trennkupplung weniger Platz beansprucht. Insbesondere eignen sie sich auch besser zur Integration in einen Starter-Generator.
Als Zusatzelektromotor zum Starten der betriebswarmen Brennkraftmaschine kann prinzipiell jeder Elektromotor hinreichender Leistung verwendet werden. Es ist jedoch bei dem An- triebsstrang bevorzugt, dass der Zusatzelektromotor zum Betrieb mit Niederspannung ausgebildet ist und/oder eine mecha¬ nische Leistung aufweist, die nicht dazu ausreicht, die Brennkraftmaschine in kaltem Zustand zuverlässig zu starten. Unter Niederspannung wird im Rahmen der vorliegenden Erfin- düng eine Spannung, vorzugsweise Gleichspannung, kleiner als 60 V, vorzugsweise von maximal 36 V, verstanden. Ein kalter Zustand der Brennkraftmaschine liegt vor, wenn deren aktuelle Temperatur die Mindesttemperatur unterschreitet. Ein solcher Zusatzelektromotor kann durch den Verzicht auf die Kaltstart- fähigkeit vergleichsweise klein, leicht und kompakt sein, so dass ein kompakter Aufbau mit einer einfachen und daher kostengünstigen Ansteuerung erzielt werden kann. Die maximale elektrische Antriebsleistung des Zusatzelektromotors liegt dabei vorzugsweise im Bereich kleiner als 5 kW.
Besonders bevorzugt ist der Zusatzelektromotor als Starter- Generator ausgeführt. Hierzu kann dieser insbesondere elekt¬ rische mit einer Betriebseinrichtung verbunden, mittels derer er wahlweise, insbesondere auf entsprechende Zusatzelektromo- tor-Signale, als Antrieb oder Generator betrieben werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Zusatzelektromotor auch zur Energiegewinnung genutzt werden kann, wenn die Brenn- kraftmaschine arbeitet. Insbesondere bei Verwendung eines Zu¬ satzelektromotors, der direkt oder am gleichspannungsseitigen Eingang eines Wechselrichters mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zu verbinden ist, kann so eine Ladung einer Batterie des Bordnetzes oder eine Versorgung des Bordnetzes mit elekt¬ rischer Energie einfach erfolgen.
Die Verbindung des Zusatzelektromotors mit der Brennkraftma¬ schine kann dabei über ein beliebiges Getriebe und/oder eine nicht-schaltbare oder schaltbare Kupplung erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist bei dem Antriebsstrang ein Zugmittel- oder Reibgetriebe vorgesehen, das den Zusatzelekt¬ romotor mit der Brennkraftmaschine verbindet. Als Zugmittel können beispielsweise Riemen, insbesondere Flach-, Keil- oder Zahnriemen, oder Ketten in Betracht kommen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Zusatzelektromotor neben der Brennkraftmaschine angeordnet werden kann, wobei die Wel¬ le des Zusatzelektromotors und die Abtriebswelle der Brenn¬ kraftmaschine vorzugsweise wenigstens näherungsweise parallel verlaufen können, und damit der Platzbedarf reduziert wird.
Darüber hinaus können bei Verwendung eines Riemenantriebs be¬ reits bekannte Motorblöcke für die Brennkraftmaschine verwen¬ det werden, ohne dass erhebliche Änderungen notwendig wären.
Besonders bevorzugt wird ein Riemenantrieb mit steuerbarer
Riemenspannung verwendet, was den Vorteil hat, dass die Rie¬ menspannung je nach Betriebsart des Zusatzelektromotors ein¬ gestellt werden kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist bei dem Antriebsstrang ein Zahnradgetriebe vorgesehen, das den Zusatzelektro¬ motor mit der Brennkraftmaschine verbindet. Diese Ausfüh¬ rungsform hat den Vorteil, dass kein Schlupf wie bei Riemen¬ oder Reibradgetrieben auftritt und so eine hohe Effizienz er- zielt wird. Darüber hinaus können in vorteilhafter Weise hier auch bekannte Motorblöcke von Brennkraftmaschinen für nichthybride Antriebe verwendet werden, wenn der Zusatzelektromo- tor über das Zahnradgetriebe mit der Welle der Brennkraftma¬ schine gekoppelt wird, über die sonst das Drehmoment des An¬ lassers eingeleitet wird.
Vorzugsweise ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels derer der Zusatzelektromotor mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zur Ladung einer Bordnetzbatterie verbunden ist. Bei dieser Einrichtung kann es sich insbesondere um eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor handeln, die auch für den Betrieb als Antrieb dient und je nach Typ des Motors einen Wechselrichter umfassen kann. Diese Weiterbildung erlaubt vorteilhaft ein Laden des Bordnetzes über den Zusatzelektro¬ motor, wenn dieser als Starter-Generator ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt ist der als Starter-Generator ausgebilde¬ te Zusatzelektromotor mit einem, vorzugsweise vom Bordnetz getrennten, Energiespeicher zur schnellen Speicherung erzeugter und Abgabe gespeicherter elektrischer Energie verbunden. Unter einer Trennung vom Bordnetz wird dabei verstanden, dass der Energiespeicher für den Zusatzelektromotor nicht unmittelbar, sondern allenfalls über Spannungswandler mit dem Bordnetz verbunden ist. Diese Ausführungsform hat zum einen den Vorteil, dass bei Anlassen der Brennkraftmaschine mit dem Zusatzelektromotor zunächst Energie aus dem Energiespeicher verwendet werden kann, so dass ein durch das Anlassen hervorgerufener, wesentlicher Spannungsabfall im Bordnetz nicht auftreten wird. Darüber hinaus kann ein Energiespeicher verwendet werden, der bei einer höheren Betriebsspannung als das Bordnetz arbeitet, was die Größe der auftretenden Ströme zu einer Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor begrenzt. Vorzugsweise umfasst der Energiespeicher einen so ge¬ nannten Doppelschichtkondensator ("Double Layer Capacitor", auch als "Ultra Cap" bezeichnet) der oft sehr schnell geladen und entladen werden kann, ohne Schaden zu nehmen.
Um auch ein Laden einer Bordnetzbatterie zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass der Zusatzelektromotor oder eine Be- triebseinrichtung für diesen über eine elektrisch steuerbare Umschalteinheit mit dem Energiespeicher verbunden ist, dass die Umschalteinheit auf entsprechende Umschaltsignale den Zu¬ satzelektromotor bzw. die Betriebseinrichtung entweder mit dem Energiespeicher oder einem Ausgang zu einem Bordnetz verbindet, und dass der Zusatzelektromotor so ausgelegt ist, dass er bei Betrieb als Generator bei entsprechender Stellung der elektrischen Umschalteinheit das Bordnetz ohne einen zusätzlichen Spannungswandler, insbesondere einen Gleichspan- nungswandler, versorgen kann. Dies hat den Vorteil, dass einerseits bei Betrieb des Zusatzelektromotors als Antrieb deutlich geringere Ströme auftreten, andererseits aber auch eine Versorgung des Bordnetzes ohne Verluste durch eine Span¬ nungswandlung möglich ist.
Weiter ist es bevorzugt, dass der Antriebsstrang einen mit einem Energiespeicher zur Versorgung des Hauptelektromotors verbundenen Spannungswandler aufweist, der von dem Energiespeicher gelieferte Spannung auf die Spannung eines vorgege- benen Bordnetzes des Kraftfahrzeugs umsetzt. Diese Ausfüh¬ rungsform erlaubt es in vorteilhafter Weise, auch bei stehender Brennkraftmaschine das Bordnetz mit Spannung zu versor¬ gen .
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum
Betreiben eines Vollhybrid-Antriebs mit einem erfindungsgemä¬ ßen Antriebsstrang, d.h. einem Antriebsstrang umfassend eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle, einen Hauptelekt¬ romotor, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erzeugbar ist, eine Kupplung, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise mit dem Hauptelektromotor verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor gekoppeltes Getriebe, und einen Zusatzelektromotor, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine gestartet werden kann. Bei dem Verfahren werden Temperatursignale, die eine Temperatur der Brennkraft¬ maschine wiedergeben, erfasst, und bei stehender Brennkraft¬ maschine, arbeitendem Hauptelektromotor, einer erfassten Temperatur, die die vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren vorgegebenen Betriebsbedingung werden Steuersignale für eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor gebildet und an diese abgegeben, so dass der Zusatzelektromotor die Brennkraftmaschine startet .
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Vollhybrid-Antriebs mit einem erfindungs¬ gemäßen Antriebsstrang, d.h. einem Antriebsstrang umfassend eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle, einen Haupt- elektromotor, mittels dessen eine vorgegebene Leistung zum
Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erzeugbar ist, eine mit der Abtriebswelle und dem Hauptelektromotor verbundene Kupplung, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise mit dem Hauptelektromotor verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromo- tor gekoppeltes Getriebe, und einen Zusatzelektromotor, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine gestartet werden kann. Die Steuereinrich- tung weist wenigstens einen Ausgang zur Abgabe von Haupt¬ elektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung zum Betrieb des Hauptelektromotors, zur Abgabe von Kupplungssteuersigna¬ len zum Aus- oder Einkuppeln der Kupplung, zur Abgabe von Zusatzelektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor, zur Abgabe von Signalen an ein Steuergerät für die Brennkraftmaschine und zur Abgabe von Getriebe¬ signalen an das Getriebe sowie wenigstens einen Eingang zum Empfangen von Temperatursignalen, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine wiedergeben, auf, und ist dazu ausgebil- det, Temperatursignale zu erfassen und bei stehender Brenn¬ kraftmaschine, arbeitendem Hauptelektromotor, einer erfassten Temperatur, die die vorgegebene Mindesttemperatur überschrei- tet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren vorgegebe¬ nen Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor zu bilden und an diesen abzugeben, so dass der Zusatzelektromotor die Brennkraftmaschi- ne startet .
Unter einem arbeitenden Elektromotor wird dabei ein Elektromotor verstanden, der durch Versorgung mit elektrischer Energie mechanische Energie bzw. ein Drehmoment erzeugt. Insbe- sondere kann der Hauptelektromotor, wenn er arbeitet, das Kraftfahrzeug über das Getriebe antreiben.
Die Steuereinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, z.B. als analoge oder feste digitale Schaltung. Vor- zugsweise verfügt die Steuereinrichtung jedoch über einen Speicher, in dem Instruktionen eines Computerprogramms gespeichert sind, und wenigstens einen mit dem Speicher verbun¬ denen Prozessor, der bei Ausführung der Instruktion das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ausführt.
Die Aufgabe wird daher auch gelöst durch ein Computerprogramm für eine mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang zu verbindende Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Prozessor, das Instruktionen umfasst, bei deren Ausführung der Prozessor und die Datenverarbeitungseinrichtung das erfindungsgemäße Betriebsverfahren durchführt. Insbesondere erfasst der Prozes¬ sor bei Ausführung der Instruktionen Temperatursignale und bildet bei stehender Brennkraftmaschine, arbeitendem Haupt¬ elektromotor, einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebe- ne Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung we¬ nigstens einer weiteren vorgegebenen Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor und gibt die Steuersignale an diesen ab, so dass der Zusatzelektromotor die Brennkraftmaschine startet.
Die Datenverarbeitungseinrichtung, die allgemein wenigstens eine Prozessor oder auch mehrere zusammenarbeitende Prozesso- ren umfassen kann, kann insbesondere durch die genannte Steu¬ ereinrichtung mit wenigstens einem Prozessor gegeben sein. Es ist jedoch auch möglich, dass wenigstens Teile des Computerprogramms durch wenigstens eine der Betriebseinrichtungen und/oder das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ausge¬ führt werden.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm. Als Speicherme- dium können insbesondere nicht-flüchtige Speicher, wie Flash- Speicher, EEPROMs, sowie Datenträger in Betracht kommen.
Bei der Steuereinrichtung braucht nur ein Ausgang vorgesehen zu sein, über den alle Signale ausgegeben werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein serieller Bus, bei¬ spielsweise ein CAN-Bus, zur Kommunikation verwendet wird. Es ist jedoch auch möglich, für einzelne Signale jeweils einen separaten Ausgang zu verwendet.
Die Steuereinrichtung verfügt weiterhin über einen Eingang für die Temperatursignale, die die Temperatur der Brennkraft¬ maschine wiedergeben. Wie bereits oben ausgeführt, kann die Temperatur beispielsweise durch die Öltemperatur oder die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine bei stationärem Dauerbetrieb gegeben sein. Zur Bildung entsprechender Temperatursignale kann zum Beispiel die Brennkraftmaschine über einen entsprechenden Temperatursensor verfügen, dessen Signale, gegebenenfalls nach Verarbeitung in z. B. dem Steuergerät der Brennkraftmaschine, an die Steuereinrichtung abgegeben werden. Die physische Anordnung der Temperatursensorsignal¬ verarbeitung kann jedoch auf anderen Einrichtungen liegen.
Bei den Betriebseinrichtungen kann es sich im einfachsten Fall nur um Treiberschaltungen oder Steuersteuereinrichtungen und/oder Betätigungs- oder Stelleinrichtungen im Fall des Getriebes oder der Kupplung handeln. Insbesondere können die Betriebseinrichtungen für den Haupt- und Zusatzelektromotor Wechselrichter zur Umsetzung von Gleichspannungen jeweiliger Energiespeicher in Wechselspannungen für die Motoren umfassen, soweit diese mit Wechselspannung arbeiten. Das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ist insoweit auch als Be- triebseinrichtung für die Brennkraftmaschine anzusehen.
Allgemein kann die Gesamtsteuerung des Hybridantriebs mit dem Antriebsstrang, der Steuereinrichtung, den Betriebseinrichtungen und dem Steuergerät physisch der Steuereinrichtung, wenigstens einer der Betriebseinrichtungen oder dem Steuergerät beliebig ganz oder in Teilen zugeordnet sein. Die Funkti¬ onen bzw. Einrichtungen können auch integriert sein.
Vorzugsweise ist die Gesamtsteuerung in dem Sinne hierar- chisch aufgebaut, dass die Betriebseinrichtungen selbst De¬ tails der Steuerung ausführen und dazu die notwendigen Befehle bzw. Signale von der Steuereinrichtung bekommen, die insbesondere mit von dem Fahrzeugführer zu betätigenden Betätigungseinrichtungen, beispielsweise einem Fahrpedal und/oder einem Bremspedal verbunden sein kann.
Der Start der Brennkraftmaschine durch den Zusatzelektromotor erfolgt nur bei Erfüllung mehrerer Bedingungen u.a. für den Betriebszustand des Antriebsstrangs. Diese Bedingungen können in beliebiger Reihenfolge geprüft werden, soweit eine ent¬ sprechende Prüfung nicht bereits durch die letzten durchge¬ führten Änderungen des Betriebszustands vorweggenommen sind. Insbesondere erfolgt ein Start nur, wenn die Brennkraftma¬ schine steht, der Hauptelektromotor arbeitet und die erfasste Temperatur der Brennkraftmaschine die Mindesttemperatur überschreitet. Da bei stehender Brennkraftmaschine und arbeiten¬ dem Hauptelektromotor die Kupplung ausgekuppelt sein muss, insbesondere vorher ausgekuppelt worden sein muss, braucht der Zustand der Kupplung nicht unbedingt erneut geprüft zu werden. Zusätzlich muss noch die weitere vorgegebene Be¬ triebsbedingung erfüllt sein, die dazu geprüft werden kann und die mit entscheidet, ob die Brennkraftmaschine gestartet werden soll. Beispielsweise kann als weitere Betriebsbedin¬ gung geprüft werden, ob die Drehzahl des Hauptelektromotors so hoch ist, dass die Brennkraftmaschine überhaupt bei der Drehzahl störungsfrei betrieben werden kann.
Das Betriebsverfahren, die Steuereinrichtung und das Computerprogramm, im Folgenden als Betriebsprogramm bezeichnet, erlauben in einfacher Weise einen Betrieb des Antriebsstrangs in einem Hybridantrieb. Insbesondere wird der Vorteil er- reicht, dass, wie oben bereits für den Antriebsstrang ausge¬ führt, ein Starten der Brennkraftmaschine ohne einen deutli¬ chen bzw. merklichen Drehzahl- oder Drehmomentabfall am Hauptelektromotor erzielt werden kann.
Um die Brennkraftmaschine bzw. deren Abtriebswelle mit dem
Hauptelektromotor verbinden zu können, ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors ermittelt, durch Abgabe entsprechender Signale die Brennkraftmaschine und/oder der Zusatzelektromotor so angesteuert wird, dass die Drehzahl von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor aneinander angeglichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung gebildet und an diese abgegeben werden, auf die hin die Kupplung einkuppelt . Die Steuereinrichtung ist dazu vor- zugsweise so ausgebildet und das Computerprogramm umfasst da¬ zu vorzugsweise solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen nach dem Starten der Brennkraftmaschine eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors ermittelt, durch Abgabe entsprechender Signale die Brennkraftmaschine und/oder der Zusatzelektromo¬ tor so ansteuert, dass die Drehzahl von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor aneinander angeglichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung bildet und an diese abgibt, auf die hin die Kupplung einkuppelt. Diese Weiterbil- düng erlaubt in vorteilhafter Weise eine für die Kupplung besonders schonende Verbindung der im Leerlauf laufenden Brennkraftmaschine mit dem Hauptelektromotor. Weiter kann eine sehr schnelle Anpassung ermöglicht werden, da die Brennkraft¬ maschine nicht allein aus eigener Kraft auf die notwendige Drehzahl gebracht werden muss. Die Signale zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine und/oder des Zusatzelektromotors kön- nen insbesondere an das Steuergerät bzw. die entsprechende Betriebseinrichtung abgegeben werden.
Weiter ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass geprüft wird, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, und dass, wenn dies der Fall ist, Hauptelektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, so dass die Kupplung auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird und die Be¬ triebseinrichtung für den Hauptelektromotor diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor ansteuert . Dazu ist die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet und dazu ent¬ hält das Computerprogramm vorzugsweise solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen bei Erkennung eines Anfahrvorgangs Haupt¬ elektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale bildet und ab- gibt, so dass die Kupplung auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird und die Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor ansteuert. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass ein An¬ fahren allein mit dem Hauptelektromotor ohne die Betätigung einer Anfahrkupplung oder Start der Brennkraftmaschine erfol¬ gen kann. Zur Erkennung eines Anfahrvorgangs kann beispiels¬ weise geprüft werden, ob das Kraftfahrzeug steht und der Fah¬ rer das Fahrpedal betätigt.
Um die Brennkraftmaschine auch in kaltem Zustand einfach und geräuscharm starten zu können, ist es bei dem Betriebsverfahren bevorzugt, dass zum Starten der Brennkraftmaschine in kaltem Zustand bei stehendem Hauptelektromotor Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, auf die hin die Kupplung einkuppelt, dass geprüft wird, ob das Getriebe in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgegeben wird, auf das hin das Getriebe in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung geschaltet wird, und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine durch den Hauptelektromotor gebildet und abgegeben werden. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält dazu vorzugsweise solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen zum Starten der Brennkraftmaschine in kaltem Zustand bei stehendem Hauptelektromotor Kupplungssteuersignale bildet und abgibt, auf die hin die Kupplung einkuppelt, prüft, ob das Getriebe in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgibt, auf das hin das Getriebe in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung ge¬ schaltet wird, und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine durch den Hauptelektromotor bildet und ab¬ gibt . Die Steuersignale können dabei direkt an den Haupt¬ elektromotor oder die Brennkraftmaschine, vorzugsweise aber an die Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor bzw. das Steuergerät für die Brennkraftmaschine abgegeben werden. Ein kalter Zustand liegt insbesondere vor, wenn die aktuelle Tem¬ peratur der Brennkraftmaschine die vorgegebene Mindesttempe¬ ratur unterschreitet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine notwendi¬ ge große Anlaßdrehmoment ohne besonderen Aufwand einfach durch den ebenfalls zum Antrieb bzw. Fahren vorgesehenen Hauptelektromotor aufgebracht werden.
Bei einer Verlangsamung der Fahrt kann der Fall auftreten, dass bei Verwendung nur einer Trennkupplung ohne Schlupffä- higkeit die Drehzahl der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine so weit absinkt, dass die Brennkraftmaschine nicht mehr stö¬ rungsfrei betrieben werden kann. Es ist daher bei dem Verfahren bevorzugt, dass geprüft wird, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgegebene entsprechende Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupplungssteuersignal gebildet und abgegeben wird, so dass die Kupplung auskuppelt. Dazu ist die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet und das Compu¬ terprogramm umfasst solche Instruktion, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen prüft, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgegebene Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupplungs¬ steuersignal bildet und abgibt, so dass die Kupplung auskup¬ pelt . Der weitere Antrieb erfolgt dann allein mit dem Haupt¬ elektromotor . Die Grenzwerte können in Abhängigkeit von der verwendeten Brennkraftmaschine und gegebenenfalls der weite¬ ren Betriebsbedingungen wie der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine vorgegeben sein. Die Brennkraftmaschine kann, je nach dem Zustand der Energiespeicher für die Elektromotoren und/oder anderen Betriebsbedingungen, entweder un- abhängig von dem Hauptelektromotor betrieben werden, beispielsweise um andere Aggregate und/oder den dann als Star¬ ter-Generator ausgebildeten Zusatzelektromotor anzutreiben, oder gestoppt werden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Insbesondere braucht die Brennkraftmaschine nicht im Leerlauf betrieben zu werden, wenn der Hauptelektromotor als alleinige Antriebsquelle dient. Ein Vorteil dieser Weiterbildung liegt darin, dass sie es erlaubt, tatsächlich zwischen Brennkraft¬ maschine und Getriebe außer einer Trennkupplung keine weite¬ ren schaltbaren Kupplungen, insbesondere Anfahrkupplungen, zu verwenden.
Prinzipiell kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Brennkraftmaschine oder der Hauptelektromotor wenigstens teilweise ausfallen. Bei Ausfall der Brennkraftmaschine kann nach Öff- nen der Kupplung der Hauptelektromotor allein zum Antrieb genutzt werden. Für den Fall eines defekten Hauptelektromotors oder einer defekten Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass geprüft wird, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors oder einer Betriebseinrichtung für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine steht, durch Abgabe ent¬ sprechender Signale an eine Betriebseinrichtung für den Zu- satzelektromotor und an ein Steuergerät für die Brennkraftma¬ schine die Brennkraftmaschine gestartet und ein Kupplungs¬ steuersignal zum Einkuppeln der Kupplung gebildet und an die Kupplung abgegeben wird. Dazu ist die Steuereinrichtung vor- zugsweise so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen prüft, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors oder der Betriebseinrichtung für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine steht, durch Abgabe entsprechender
Signale an die Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor und an das Steuergerät für die Brennkraftmaschine die Brenn¬ kraftmaschine startet, und, wenigstens ein Kupplungssteuer¬ signal zum Einkuppeln der Kupplung bildet und abgibt. Diese Option für einen Notbetrieb des Antriebsstrangs bzw. des da¬ mit ausgestatteten Hybridantriebs bietet den Vorteil, dass auch bei Ausfall des Hauptelektromotors oder der für dessen Betrieb gegebenenfalls notwendigen Betriebseinrichtung das mit dem Antriebsstrang ausgestattete Kraftfahrzeug noch aus eigener Kraft bewegt werden kann. Ist die Kupplung zwischen Hauptelektromotor und Brennkraftmaschine noch eingekuppelt bzw. geschlossen, wird vorzugsweise vor dem Start der Brennkraftmaschine noch wenigstens ein Kupplungssteuersignal an die Kupplung abgegeben, auf das hin die Kupplung auskuppelt. Die Brennkraftmaschine wird so zum Starten von dem Haupt¬ elektromotor und dem damit verbundenen Abtrieb entkoppelt; eine Kopplung würde ansonsten das Starten erschweren oder unmöglich machen. Weiterhin wird vor der Abgabe der Kupplungssteuersignale zum Einkuppeln vorzugsweise noch wenigstens ein Getriebesignal gebildet, um einen vorgegebenen Gang, vorzugs¬ weise den niedrigsten, einzulegen. Die Kupplungssteuersignale und/oder die Getriebesignale sind vorzugsweise so gewählt, dass ein möglichst weiches Einkuppeln der Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor und der Kupplungen in dem Getriebe, soweit vorhanden, erfolgen kann. Zur Durchführung dieser Schritte ist die Steuereinrichtung entspre- chend ausgebildet und das Computerprogramm enthält entspre¬ chende Instruktionen.
Weiter ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass der Zusatz- elektromotor ein Starter-Generator ist und in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine getriebener Generator geschal¬ tet ist, wenn der Zusatzelektromotor nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine und/oder zur Synchronisierung der Drehzah- len von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor angesteuert ist. Ist der Zusatzelektromotor als Starter-Generator ausgebildet, ist dazu vorzugsweise die Steuereinrichtung weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruk¬ tionen, dass der Zusatzelektromotor in Abhängigkeit von we- nigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine getriebener Generator geschaltet ist, wenn der Zusatzelektromotor nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor angesteuert ist . Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Zusatzelektromotor zum Laden des Energiespeichers, aus dem er versorgt wird, und/oder des Bordnetzes dienen kann. Insbesondere kann in diesem Fall ein Gleichspannungswandler, der die Spannung einer Hochspannungsversorgung für den Hauptelektromotor auf das Niveau des Bordnetzes herabsetzt, entweder in diesem Arbeitsmodus nicht genutzt werden, was entsprechende Verluste vermeidet, oder gegebenenfalls ganz eingespart werden.
Um eine hohe Effizienz des Antriebs zu erreichen, ist der Hauptelektromotor vorzugsweise als Starter-Generator ausgebildet. Bei dem Verfahren ist es dann bevorzugt, dass geprüft wird, ob ein Energiespeicher zur Versorgung des Hauptelektromotors geladen werden soll, und in Abhängigkeit von dem Er¬ gebnis der Prüfung ein Hauptelektromotor-Signal gebildet und abgegeben wird, auf das hin der Hauptelektromotor als Generator zum Laden des Energiespeichers betrieben wird. Dazu ist die Steuereinrichtung vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm weist solche Instruktionen auf, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen prüft, ob ein Energiespeicher zur Versorgung des Hauptelektromotors geladen werden soll, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Hauptelektromotor-Signal bildet und abgibt, auf das hin der Hauptelektromotor als Ge¬ nerator zum Laden des Energiespeichers betrieben wird. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise die Energieversorgung des Hauptelektromotors ermöglicht werden. Das Hauptelektromo- tor-Signal kann insbesondere an die Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor abgegeben werden.
Neben dem Vorliegen der Bedingung für das Laden des Energiespeichers können weitere Bedingungen geprüft werden, die er- füllt sein müssen, damit ein Laden stattfindet. Beispielswei¬ se kann geprüft werden, ob ein regeneratives Bremsen erfolgen soll oder die Brennkraftmaschine allein das Kraftfahrzeug und gleichzeitig den Hauptelektromotor zum Laden antreiben soll. Diese Ausführungsform erlaubt in vorteilhafter Weise einen sehr variablen verbrauchsarmen Betrieb des Antriebsstrangs bzw. Hybridantriebs.
Vorzugsweise ist die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine mit einem Schwungrad verbunden. Dies hat den Vorteil, dass im Leerlauf der Brennkraftmaschine ein ruhigerer Lauf erzielt werden kann. Das Schwungrad kann insbesondere auf der Ab¬ triebswelle gehalten sein.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Hybridantrieb mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang und einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung. Der Hybridantrieb weist vorzugsweise wei¬ ter ein Steuergerät für die Brennkraftmaschine und weitere Betriebseinrichtungen für die Elektromotoren, das Getriebe, die Energiespeicher und gegebenenfalls die Kupplung auf. Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische teilweise Darstellung eines VoIl- hybrid-Antriebs mit einem Antriebsstrang und einer
Steuereinrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 2 eine schematische teilweise Darstellung eines VoIl- hybrid-Antriebs mit einem Antriebsstrang und einer
Steuereinrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ein teilweise in Fig. 1 gezeigter Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug 31 umfasst einen Antriebsstrang und eine Steu¬ ereinrichtung 1 nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie eine elektrische Anlage zur Versorgung des Antriebsstrangs und der Steuereinrichtung mit Energie.
Der Antriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine 2 und ei¬ nen als Starter-Generator ausgebildeten Hauptelektromotor 3 als Antriebsquellen, die über eine als Trennkupplung ausgebildete Kupplung 4 verbunden sind, sowie ein mit dem Haupt¬ elektromotor 3 kupplungslos, d.h. ohne Verwendung einer ein- oder auskuppelbaren Kupplung, verbundenes Getriebe 5 zur Änderung von Drehzahl und Drehmoment an der Abtriebswelle 29 bzw. dem nicht genauer dargestellten Radabtrieb. Weiter ist ein ebenfalls als Starter-Generator ausgebildeter Zusatzelektromotor 6 vorgesehen.
Die Brennkraftmaschine 2, im Beispiel eine Verbrennungsma¬ schine, insbesondere ein 4-Zylinder-Otto-Motor, dessen Betrieb ein Steuergerät 7 in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinrichtung 1 steuert, verfügt über die bekannten Einrichtungen einer Brennkraftmaschine, die nicht alle in Fig. 1 gezeigt sind, und erhält Treibstoff aus einem eben¬ falls nicht gezeigten Tank. Sie gibt ihr Drehmoment über eine als Abtriebswelle 8 dienende Kurbelwelle mit einem daran ge¬ haltenen Schwungrad 9 an die entlang des Abtriebsstrangs fol¬ genden Einrichtungen ab. Ein Temperatursensor 10 erfasst die Temperatur des Kühlwassers der Brennkraftmaschine 2 als Tem- peratur der Brennkraftmaschine und übermittelt entsprechende die Temperatur wiedergebende Temperatursignale an das Steuer¬ gerät 7, über das die Temperatursignale, gegebenenfalls nach weiterer Verarbeitung, wieder abgegeben werden können.
Die Brennkraftmaschine 2 zusammen mit dem Steuergerät 7 bil¬ den einen start-stop-fähigen Motor, d.h. einen Motor mit ei¬ ner Startoptimierung durch eine von der Stellung der Kolben in den Zylindern der Brennkraftmaschine abhängigen Starteinspritzung wie sie beispielsweise in DE 31 17 144 Al beschrie- ben ist, deren Inhalt insoweit durch Bezugnahme in die Be¬ schreibung aufgenommen wird. Dabei kann beispielsweise nach Ermittlung der Stellung der Kolben in den Zylindern bei stehender Brennkraftmaschine zuerst eine Einspritzung und Zün¬ dung in dem Zylinder erfolgen, in dem der Kolben sich in Ar- beitsstellung befindet.
Die Trennkupplung 4 verfügt über einen mechanischen Teil 11, der als Reibkupplung ausgeführt ist, und eine in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber getrennt gezeigte Betriebseinrich- tung 12, die im folgenden als Kupplungssteuersignale bezeich¬ nete Steuersignale von der Steuereinrichtung 1 empfängt und in Abhängigkeit von den empfangenen Kupplungssteuersignalen die Trennkupplung 4 entweder in einen eingekuppelten Zustand oder einen ausgekuppelten Zustand versetzen kann. Ein Teil des mechanischen Teils der Trennkupplung 4 ist zur Übertragung von Drehmomenten mit der Abtriebswelle 8 und ein anderer Teil mit einer rotierenden Welle des Hauptelektromotors 3 verbunden. Da die Kupplung eine Trennkupplung ist, kann diese im Wesentlichen nur die genannten zwei Zustände einnehmen, in denen die Teile bzw. Reibflächen der Kupplung entweder mit voller Kraft gegeneinander gepresst oder voneinander getrennt sind. Im Ausführungsbeispiel ist der mechanische Teil 11 der Kupp¬ lung 4 so ausgeführt, dass eine Seite bzw. Scheibe mit der Abtriebswelle 8 direkt verbunden ist, und die andere Seite bzw. Scheibe in einen Rotor des Hauptelektromotors 3 integ¬ riert ist .
Die Trennkupplung 4 ermöglicht einen rein elektrischen Betrieb des Fahrzeugs 31 allein mit dem Hauptelektromotor 3 und ohne die Brennkraftmaschine 2. Die Kupplung 4 kann sehr ein¬ fach und klein ausgeführt sein, da sie im Normalbetrieb, wie im folgenden noch ausgeführt, keine Synchronisierungsaufgaben durchzuführen braucht, sondern die Drehzahlen der Wellen von der Brennkraftmaschine 2 und Hauptelektromotor 3 für ein kom- fortables Einkuppeln über andere, im folgenden noch beschriebene Mittel aneinander angeglichen werden. Lediglich im ebenfalls noch beschriebenen Notlauf können hier Drehzahldifferenzen ausgeglichen werden.
Der Hauptelektromotor 3 ist, wie bereits beschrieben, als
Starter-Generator mit integriertem Trennkupplungsteil ausgebildet. Er verfügt über eine Leistung und ein Drehmoment, die jedenfalls bei Wahl einer geeigneten Übersetzung des Getriebes 5 ein Anfahren und wenigstens ein Fahren mit niedriger Geschwindigkeit allein mit dem Hauptelektromotor 3 erlaubt.
Vorzugsweise ist der Hauptelektromotor 3 als Hochspannungsmo¬ tor, d.h. mit Versorgungsspannungen größer als 60 V ausgebildet. Er kann beispielsweise eine Leistung von 75 kW haben. Der Hauptelektromotor 3 wird über eine Betriebseinrichtung 13 angesteuert, die wiederum die Steuerung in Abhängigkeit von Hauptelektromotorsignalen der Steuereinrichtung 1 vornimmt. Diese Betriebseinrichtung 13 besitzt in diesem Beispiel einen Wechselrichter zur Umsetzung von Gleichspannung in von dem Hauptelektromotor 3 verwendete dreiphasige Wechselspannung.
Das Getriebe 5 ist mit seiner Eingangswelle direkt ohne Zwi¬ schenschaltung einer schaltbaren Kupplung mit der rotierenden Welle bzw. Abtriebswelle des Hauptelektromotors 3 verbunden. Das Getriebe 5 ist als wandlerloses Automatikgetriebe ausge¬ führt, besitzt also keinen, beispielsweise hydrodynamischen, Drehmomentwandler, und verfügt über ein Planetengetriebe 14, das über nicht gezeigte Kupplungen und Bremsen im Inneren des Getriebes 5 geschaltet werden kann. Damit entfallen die dem Drehmomentwandler sonst eigenen Schlupfverluste, dessen Gewicht und die mit dem Wandler verbundenen Dynamik-Nachteile im Ansprechverhalten.
Die Kupplungen und Bremsen im Inneren des Getriebes 5 sind vorzugsweise so ausgeführt, dass im Notlauf bei Ausfall des Hauptelektromotors 3 über die Kupplungen und Bremsen des Pla¬ netengetriebes 14 eine Ersatz-Anfahrmöglichkeit mit der Brennkraftmaschine 2 gegeben ist.
Die Gangwechsel erfolgen durch eine Getriebebetriebseinrichtung 15 des Getriebes, die den Gangwechsel auf Getriebesigna¬ le der Steuereinrichtung 1 hin ausführt. Eine Abtriebswelle 29 des Getriebes 5 nach dem Planetengetriebe 14 führt über ein entsprechendes Differential zu den angetriebenen Rädern.
Der Zusatzelektromotor 6 ist ebenfalls als Starter-Generator ausgeführt und mit seiner rotierenden Welle über ein Riemen- getriebe 16 mit dem nicht mit der Trennkupplung 4 verbundenen Ende der Abtriebswelle 8 verbunden. Der Zusatzelektromotor 6 dient zum einen zum Starten der betriebswarmen Brennkraftmaschine und je nach Betriebsart zur Synchronisierung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 mit der des Hauptelektromotors 3. Zum anderen dient er als Generator für das in Fig. 1 nur in Form einer Bordnetzbatterie 17, im Beispiel eine 12V- Batterie, teilweise gezeigte Bordnetz 30 des Fahrzeugs 31. Er ist daher als relativ kleiner Elektromotor ausgeführt, der eine Leistung aufweist, die deutlich kleiner ist als die des Hauptelektromotors. Vorzugsweise liegt sie zwischen 1 kW und 10 kW. Aus im Folgenden noch ausgeführten Gründen wird die Versorgungsspannung eines Wechselrichters zur Versorgung des Zusatzelektromotors 6 mit Betriebsspannung vorzugsweise grö¬ ßer als 12 V, aber kleiner als etwa 50 V, im Beispiel zu 20V, gewählt .
Der Zusatzelektromotor 6 wird über eine Betriebseinrichtung 19 in Abhängigkeit von Zusatzelektromotor-Signalen, die sie von der mit ihr über eine Signalverbindung verbundene Steuereinrichtung 1 erhält, gesteuert. Analog zu der Betriebseinrichtung 13 verfügt auch die Betriebseinrichtung 18 über den schon erwähnten Wechselrichter zur Umsetzung der Gleichspannung von im Beispiel 20 V in von dem Zusatzelektromotor 6 verwendete dreiphasige Wechselspannung.
Die elektrische Anlage umfasst insgesamt drei Energiespeicher auf drei verschiedenen Spannungsebenen.
Die erste Ebene, die Ebene mit niedrigster Spannung, im Bei¬ spiel 12V, ist die Bordnetzebene. In dem Bordnetz 30 ist die Bordnetzbatterie 17 vorgesehen, die zur Energieversorgung des Bordnetzes 30 und der daran angeschlossenen, teilweise in den Figuren nicht gezeigten elektrischen Einrichtungen dient.
Zur Versorgung des Zusatzelektromotors 6 ist die zweite Span¬ nungsebene vorgesehen, die im Beispiel eine Spannung von im Beispiel 20 V hat. Auf dieser Ebene sind ein Zusatzenergie¬ speicher 18 und eine Umschalteinheit 20 vorgesehen. Die Um¬ schalteinheit 20 ist fest mit der Betriebseinrichtung 19, ge¬ nauer dem Wechselrichter der Betriebseinrichtung 19, dem Zwischenspeicher 18 und über einen entsprechenden Ausgang mit dem Bordnetz 30 verbunden. Die elektrische Umschalteinheit 20 ist über entsprechende Umschaltsignale von der Steuereinrich¬ tung 1 steuerbar, so dass die Betriebseinrichtung 19 des Zusatzelektromotors 6 in Abhängigkeit von den Umschaltsignalen wahlweise mit dem Zusatzenergiespeicher 18 oder dem Bordnetz 30 verbindbar ist. Insbesondere bei Verbindung der Be¬ triebseinrichtung 19 mit dem Zusatzenergiespeicher kann der Zusatzelektromotor 6 mit Betriebsspannung versorgt werden. Dadurch ergeben sich zum einen bei einer gegenüber der Bordnetzspannung erhöhten Betriebsspannung von beispielsweise 20 V bei gleicher elektrischer Leistung deutlich geringere Startströme und Ohmsche Verluste. Zum anderen ist der Zusatz- elektromotor 6 so ausgelegt, dass er, wenn er nicht als An¬ trieb dient, bei entsprechender Stellung der elektrischen Umschalteinheit 20 auch für das Bordnetz 30 auf der ersten Spannungsebene die Generatorfunktion ohne zusätzlichen Gleichspannungswandler übernehmen kann. Weiter kann der Zu- satzenergiespeicher 18 gegebenenfalls durch den Zusatzelekt¬ romotor 6 wieder geladen werden.
Dieser Zusatzenergiespeicher 18 ist im vorliegenden Beispiel durch einen kapazitiven Speicher, einen Doppelschichtkonden- sator (Double Layer Capacitor, auch Ultracap genannt) reali¬ siert. Dieser weist für den bei dem Antrieb auftretenden Kurzzeitbetrieb Vorteile gegenüber anderen Speichertypen auf. Die Versorgung des Zusatzelektromotors 6 aus dem kapazitiven Energiespeicher 18 ergibt den weiteren Vorteil z.B. bei hohen Zusatzlasten im allgemeinen Bordnetz 30, dass der Anlasserbetrieb über den Zusatzenergiespeicher 18 energetisch gesichert bleibt, solange die notwendige Energie für die Steuereinrich¬ tung 1 und die Betriebseinrichtungen 12, 13, 15 und 19 und das Steuergerät 7 im Bordnetz 30 noch zur Verfügung steht. Insbesondere kann ein Spannungseinbruch im Bordnetz 30 bei einem Starten der Brennkraftmaschine 2 mit dem Zusatzelektro¬ motor 6 verhindert werden.
Durch Verwendung der zweiten Spannungsebene kann ein hinrei- chend großes Startmoment bei moderaten Strömen sichergestellt werden. Dadurch ist eine günstigere elektrische und/oder me¬ chanische Auslegung des Zusatzelektromotors 6 möglich; z.B. können ein kleineres Bauvolumen und geringere ohmsche Verlus¬ te beim Betrieb als Starter erzielt werden.
Durch den geringen Spannungsunterschied ist es nicht notwen¬ dig, einen Gleichspannungswandler zwischen der ersten und zweiten Spannungsebene einzusetzen, was Bauvolumen, Gewicht und Kosten spart sowie die Komplexität der Anordnung und Feh¬ lerrisiken herabsetzt.
Der Hauptelektromotor 3 arbeitet auf einer dritten Spannungsebene bei Hochspannung, d.h. Spannungen über 60 V. Dazu ist er über einen in Fig. 1 nicht explizit gezeigten Wechselrichter in der Betriebseinrichtung 13 und eine Sicherheitseinrichtung 27 mit einem Energiespeicher für den Hauptelektromo- tor 3 bzw. Akkumulatorsystem 21, im Beispiel ein Lithium- Polymer-Akku-Hochspannungssystem (LIPO HV-System) , verbunden, das eine hinreichend große Spannung und ausreichend Energie für elektrisches Fahren allein mit dem Hauptelektromotor 3 zur Verfügung stellt.
Die erste und die dritte Spannungsebene sind über einen Gleichspannungswandler 22 von der Hochspannung auf die Bordnetzspannung verbunden, der es bei stehender Brennkraftmaschine 2 erlaubt, das Bordnetz 30 über den dann als Generator arbeitenden Hauptelektromotor 3 zu versorgen. Zum Laden der
Bordnetzbatterie 17 braucht dieser Gleichspannungswandler jedoch in der Regel durch die Möglichkeit des Ladens mittels des Zusatzelektromotors 6 entweder nicht zum Laden benutzt zu werden oder kann in anderen Ausführungsbeispielen ganz ent- fallen. Durch die Entkopplung der dritten Spannungsebene von der ersten Spannungsebene über den Gleichspannungswandler 22 können starke Schwankungen der Bordnetzspannung vermieden werden, die bei direkter Kopplung durch die stark fahrstromabhängige Spannung in der dritten Ebene bedingt sein könnten.
Zum Betrieb des Antriebsstrangs, der Steuerung der elektri¬ schen Anlage und insbesondere der Betriebseinrichtungen 12, 13, 15 und 19 dient die von dem Bordnetz 30 mit Energie ver¬ sorgte Steuereinrichtung 1, die dazu über einen Prozessor 23 und einen mit dem Prozessor 23 verbundenen Speicher 24 mit einem nichtflüchtigen Teil verfügt. In dem nichtflüchtigen Teil ist ein Computerprogramm gespeichert, das Instruktionen enthält, bei deren Abarbeitung der Prozessor 23 bzw. die Steuereinrichtung 1 das im Folgenden beschriebene Betriebsverfahren zur Betrieb des Antriebsstrangs ausführen. Sie ver¬ fügt dazu über einen in Fig. 1 nicht gezeigten Eingang für Fahr- und Bremspedalsignale eines Fahr- bzw. Bremspedals des Fahrzeugs 31 und gegebenenfalls weitere Signale, einen Tempe¬ ratursignaleingang 25 und Ausgänge 26, über die erzeugte Sig¬ nale für die Betriebseinrichtungen 12, 13, 15 und 19, die Umschalteinheit 20 und das Steuergerät 7 abgegeben werden.
Im Ausführungsbeispiel ist eine hierarchische Steuerung vor¬ gesehen wie sie, bis auf die im Folgenden beschriebenen Abläufe, in WO 02/2650 Al beschrieben ist.
Die Steuereinrichtung 1 führt ihre Steueraufgaben in Abhängigkeit von Fahrpedalsignalen von dem Fahrpedal des Fahrzeugs 31, Temperatursignalen des Temperatursensors 10 sowie gegebe¬ nenfalls von Signalen der Betriebseinrichtungen, des Steuergeräts, weiteren Sensoren des Fahrzeugs 31 sowie des Bremspe- dals aus .
Bei dem hier verwendeten hierarchischen Aufbau erzeugt die Steuereinrichtung die Signale nicht unmittelbar für die Motoren usw., sondern für die Betriebseinrichtungen, wie die Ein- richtungen 12, 13, 15 und 19 und das Steuergerät 7, die wie¬ derum eine Steuerung auf niedrigerer Ebene ausführen.
Im Folgenden werden nur die Vorgänge bei den wichtigsten Betriebsphasen dargestellt.
Der Kaltstart erfolgt allein mit dem Hauptelektromotor 3, wozu zuvor bei dem Getriebe 5 die Neutralstellung eingestellt und die Trennkupplung 4, soweit sie nicht bereits geschlossen ist, eingekuppelt wird. Danach wird der Hauptelektromotor 3 bzw. dessen rotierende Welle in Bewegung versetzt, wobei das Steuergerät 7 die Brennkraftmaschine 2 entsprechend zum Star¬ ten ansteuert . Genauer prüft zunächst die Steuereinrichtung 1, ob die Brennkraftmaschine tatsächlich in kaltem Betriebszustand ist. Dazu prüft sie, ob ein erster Start nach längerer Betriebsruhe er- folgen soll. Ist dies der Fall wird ein Kaltstart erkannt.
Andernfalls erfasst die Steuereinrichtung 1 Temperatursignale über den Temperatursignaleingang 10 und prüft, ob die aktuelle erfasste Temperatur eine vorgegebene Mindesttemperatur ü- bersteigt . Diese Mindesttemperatur ist in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Schleppmoment der Brennkraftmaschine 2, der Leistung des Zusatzelektromotors 6 und der Übersetzung des Riemengetriebes 16 gewählt. Im Beispiel ist die Konfigu¬ ration von Brennkraftmaschine 2, Zusatzelektromotor 6 und Riemengetriebe 16 so gewählt, dass die Mindesttemperatur zu 25°C und damit um mehr als 200C kleiner als die Betriebstem¬ peratur bei stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine 2, im Beispiel 900C, gewählt sein kann. In anderen Ausführungsbei¬ spielen kann die Mindesttemperatur auch 100C oder 200C unterhalb der Betriebstemperatur bei stationärem Betrieb gewählt sein. Unterschreitet die erfasste Temperatur die Mindesttem¬ peratur wird eine Bedingung für einen Kaltstart erkannt.
Bei Erkennung eines Kaltstarts prüft die Steuereinrichtung 1 weiter, ob das Getriebe 5 in einer Leerlauf- bzw. Neutral- Stellung ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erzeugt sie we¬ nigstens ein Getriebesignal und gibt dieses an die Getriebe¬ betriebseinrichtung 15 ab, die darauf hin das Getriebe 5 in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung schaltet.
Gleichzeitig, davor oder danach prüft die Steuereinrichtung 1, ob die Kupplung 4 eingekuppelt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, werden zunächst Kupplungssteuersignale gebildet und an die Kupplung 4 abgegeben, auf die hin die Kupplung 4 einkuppelt und damit den Hauptelektromotor 4 und die Abtriebs- welle 8 der Brennkraftmaschine 2 zur Übertragung eines Dreh¬ moments verbindet. Danach wird durch Abgabe von Hauptelektromotor-Signalen an die Betriebseinrichtung 13 der Hauptelektromotor 3 zum Anlassen in Bewegung gesetzt und auf eine Zieldrehzahl beschleu¬ nigt. Der Hauptelektromotor 3 dreht die Abtriebswelle 8, wo- bei die Steuereinrichtung 1 Startsignale an das Steuergerät 7 abgibt. Dadurch wird die Brennkraftmaschine 2 angelassen.
Während des Betriebs des Hybridantriebs führt die Steuerein¬ richtung 1 zyklisch Abfragen durch, um den Zustand des Hyb- ridantriebs bzw. des Antriebsstrangs und die Fahrerwünsche in Form von Fahrpedalsignalen zu erfassen.
So prüft sie, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, wozu erfasst wird, ob das Fahrzeug 31 steht und ob ein ent- sprechendes Fahrpedalsignal vorliegt. Wenn dies der Fall ist, prüft sie, ob die Kupplung 4 noch eingekuppelt ist. Sie er¬ zeugt dann in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung Kupp¬ lungssteuersignale und gibt diese an die Kupplung 4 ab, so dass die Kupplung auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird. Die Brennkraftmaschine 2 ist dann von dem Hauptelektromotor 3 entkoppelt. Daher bildet die Steuereinrichtung 1 in der Folge Hauptelektromotor-Signale und gibt diese an die Betriebsein¬ richtung 13 ab, woraufhin diese den Hauptelektromotor 3 zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor 3 ansteuert. Je nach Zustand der Brennkraftmaschine 2 kann diese weiter be¬ trieben werden, beispielsweise um im Warmlauf den Zusatzelektromotor 6 als Generator anzutreiben, oder die Brennkraftmaschine kann abgeschaltet werden oder bleiben.
Während des Betriebs des Hybridantriebs, beispielsweise nach längerer Fahrt können Betriebszustände auftreten, in denen die Brennkraftmaschine 2 zwar eine Temperatur nahe der norma¬ len Betriebstemperatur hat, aber abgeschaltet ist. Als Antriebsquelle fungiert dann nur der Hauptelektromotor 3. Es kann dann, je nach Drehmomentwunsch des Fahrers wie z.B. eine plötzliche Drehmomentanforderung, wiedergegeben durch entsprechende Fahrpedalsignale, notwendig sein, sowohl den Hauptelektromotor 3 als auch die Brennkraftmaschine 2 zu betreiben, um im so genannten Boost-Betrieb ein höheres Drehmoment zur Verfügung zu stellen.
Die Steuereinrichtung 1 prüft dann zunächst, ob die Brennkraftmaschine 2 tatsächlich steht und der Hauptelektromotor 3 in Betrieb ist.
Die Steuereinrichtung 1 erfasst auch in diesem Fall durch den Temperatursensor 10 abgegebene Temperatursignale, die die
Temperatur der Brennkraftmaschine 2 wiedergeben. Sie prüft, ob die erfasste Temperatur die vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet . Wird die Mindesttemperatur überschritten und daher erkannt, dass die Brennkraftmaschine in betriebswarmem Zustand ist, überprüft die Steuereinrichtung 1 noch sicherheitshalber, aber optional, ob die Trennkupplung 4 geöffnet ist. Diese Prüfung ist eigentlich nicht notwendig, da bei stehender Brennkraftmaschine 2 und laufendem Hauptelektromo¬ tor 3 die Trennkupplung eigentlich geöffnet sein muss.
Ist auch dies der Fall, wird eine weitere Betriebsbedingung überprüft, beispielsweise, ob die Drehzahl des Hauptelektro¬ motors 3 eine vorgegebene Mindestdrehzahl für einen störungs¬ freien Betrieb der Brennkraftmaschine 2 übersteigt. In ande- ren Ausführungsbeispielen können als weitere Betriebsbedingungen beispielsweise die Bedingungen geprüft werden, ob ein Einkuppeln aufgrund der Sensorsignale und der Betriebszustän- de in der näheren Vergangenheit prognostiziert wird oder ob ein Abfallen des Ladezustands eines der Energiespeicher zu erwarten ist. Die entsprechenden Kriterien können insbesondere heuristischer Natur sein.
Ist auch dies der Fall, erzeugt die Steuereinrichtung 1 Steu¬ ersignale für die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelekt- romotor 6 und für das Steuergerät 7 der Brennkraftmaschine 2 und gibt diese an die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 bzw. das Steuergerät 7 ab, so dass der Zusatz- elektromotor 6 die Brennkraftmaschine 2 startet. Da bei dem Start die Brennkraftmaschine 2 nicht mit dem Hauptelektromo¬ tor 3 über die Trennkupplung 4 gekoppelt ist, tritt am Aus¬ gang des Antriebsstrangs zunächst keine Drehmomentänderung, insbesondere kein Drehmomenteinbruch, auf.
Zum weiteren Betrieb ermittelt die Steuereinrichtung 1 nach dem Starten der Brennkraftmaschine 2 eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors 3, wozu sie beispielsweise entspre- chende noch gespeicherte Daten verwenden, entsprechende Daten von der Betriebseinrichtung 13 abfragen, oder Signale eines Drehzahlsensors an dem Hauptelektromotor 3 erfassen kann. Durch Abgabe entsprechender Signale an die Brennkraftmaschine 2, d.h. das Steuergerät 7 der Brennkraftmaschine 2, und den Zusatzelektromotor 6, genauer die Betriebseinrichtung 19 für diesen, wird der Zusatzelektromotor 6 so angesteuert, dass die Drehzahlen der Brennkraftmaschine 2 und des Hauptelektro¬ motors 3 aneinander angeglichen werden. Weiter bildet sie Kupplungssteuersignale für die Kupplung 4 und gibt diese an die Kupplung 4, genauer deren Betriebseinrichtung 12 ab, auf die hin die Kupplung 4 einkuppelt. Dabei kann von einer für die Dauer des Warmstarts der Brennkraftmaschine 2 und insbe¬ sondere für die Dauer des Einkuppeins weitgehend konstanten Drehzahl auf der Seite des Hauptelektromotors 3 ausgegangen werden, da die Fahrzeugmasse vergleichsweise groß ist und der Fahrkomfort und die Radhaftung Grenzen für die Änderungsge¬ schwindigkeit der Drehzahl im Antriebsstrang setzen.
Auf diese Weise braucht als Kupplung 4 nur eine Trennkupp- lung, nicht aber eine Anfahrkupplung verwendet zu werden.
Weiter überprüft die Steuereinrichtung 1 wenigstens während des Betriebs der Brennkraftmaschine 2 dauernd, ob diese wegen zu niedriger Drehzahl und/oder zu geringer Lastanforderung abgeschaltet werden sollte. Dazu prüft sie insbesondere, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors 3 kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, der eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 wiedergibt, unterhalb derer ein störungsfreier Betrieb der Brennkraftma- schine nicht mehr zu erwarten ist. Diese Drehzahl kann bei¬ spielsweise empirisch ermittelt worden sein. Ist die Drehzahl kleiner als der Grenzwert, erzeugt die Steuereinrichtung 1 wenigstens ein Kupplungssteuersignal für die Kupplung 4, ge¬ nauer deren Betriebseinrichtung 12, und gibt dieses an die Kupplung 4 bzw. die Betriebseinrichtung 12 ab, so dass die
Kupplung 4 auskuppelt. Der Antrieb erfolgt nun allein mit dem Hauptelektromotor 3, während abhängig vom Zustand der Energiespeicher 17 und 18 und der Temperatur die Brennkraftmaschine 2 zum Laden mittels des Zusatzelektromotors 6 unabhän- gig von dem Hauptelektromotor 3 weiterbetrieben oder aber abgeschaltet wird. Dazu prüft die Steuereinrichtung 1, ob die Energiespeicher 17 und 18 ausreichend geladen sind und die aktuelle Temperatur oberhalb der Mindesttemperatur liegt. Sind beide Bedingungen erfüllt, wird im vorliegenden Beispiel die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet, andernfalls weiterbe¬ trieben .
Zur Versorgung des Bordnetzes 30 mit Strom und/oder zum Laden des Zusatzenergiespeichers 18 kann die Steuereinrichtung 1 die Umschalteinheit 20 und die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 durch Bildung und Abgabe entsprechender Signale so ansteuern, dass der Zusatzelektromotor 6 als von der Brennkraftmaschine 2 angetriebener Generator geschaltet ist und den Zusatzenergiespeicher 18 sowie die Bordnetzbatte- rie 17 bei Betrieb der Brennkraftmaschine 2 lädt, wenn der
Zusatzelektromotor 6 nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine 2 und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine 2 und Hauptelektromotor 3 angesteuert ist. Dies kann immer geschehen, wenn die genannte Bedingung erfüllt ist, oder in anderen Ausführungsbeispielen nur wenn bestimmte Steuersignale vorliegen, beispielsweise solche, die anzeigen, dass der Zusatzenergiespeicher 18 und/oder die Bordnetzbatterie 17 geladen werden müssen.
Weiter prüft die Steuereinrichtung 1 während des Betriebs dauernd den Ladezustand des Energiespeichers 21 daraufhin, ob dieser geladen werden soll. Hierzu kann beispielsweise die Spannung des Energiespeichers 21 erfasst und mit einem ent¬ sprechenden Grenzwert, der die zulässige minimale Spannung des Energiespeichers 21 wiedergibt, verglichen werden. Weiter wird der Betriebszustand des Antriebsstrangs daraufhin ge¬ prüft, ob das Laden des Energiespeichers möglich ist. Hierzu kann beispielsweise geprüft werden, ob die Brennkraftmaschine 2 mit einer Drehzahl oberhalb des für deren Betrieb vorgege¬ benen Grenzwerts arbeitet, ein Gangwechsel, d.h. ein Zurück- schalten, nicht mehr möglich oder sinnvoll und die Trennkupp¬ lung 4 geschlossen ist. Ist dies der Fall, bildet die Steuereinrichtung 1 ein Hauptelektromotor-Signal und gibt dieses an die Betriebseinrichtung 13 ab, auf das hin die Betriebseinrichtung 13 den Hauptelektromotor 3 als Generator zum Laden des Energiespeichers 21 betreibt.
Schließlich kann die Steuereinrichtung 1 im Falle eines Ausfalls des Hauptelektromotors 3 und/oder der Betriebseinrich¬ tung 13 für diese ein Notlaufprogramm abarbeiten, das es ges- tattet, das Kraftfahrzeug 31 noch mit der Brennkraftmaschine 2 allein zu bewegen, obwohl im Antriebsstrang keine Anfahrkupplung vorhanden ist.
Dazu prüft die Steuereinrichtung 1 dauernd, ob eine Funkti- onsstörung des Hauptelektromotors 3 und/oder der Betriebseinrichtung 13 vorliegt. Hierzu kann sie beispielsweise entspre¬ chende Diagnosesignale von der Betriebseinrichtung 13 erfas¬ sen und auswerten. Wenn eine Funktionsstörung erkannt wird und die Brennkraftmaschine 2 steht, prüft sie weiter, ob die Kupplung 4 geöffnet ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Kupplung 4 durch Abgabe entsprechender Signale an die Kupplung 4 geöffnet. Dann bildet die Steuereinrichtung 1 entspre- chende Signale für die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 und das Steuergerät 7 für die Brennkraftma¬ schine 2 und gibt diese an die Betriebseinrichtung 19 und das Steuergerät 7 ab. Die Brennkraftmaschine 2 wird daraufhin mittels des Zusatzelektromotors 6 ohne eine Abfrage der Tem¬ peratur der Brennkraftmaschine 2 gestartet, was möglich ist, da die Kupplung 4 geöffnet ist. Nach erfolgreichem Start prüft die Steuereinrichtung 1 den Zustand des Getriebes 5 und legt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung durch Abga- be entsprechender Getriebesignale an das Getriebe 5 bzw. des¬ sen Betriebseinrichtung 15 einen für den Notbetrieb geeigneten Gang ein. Danach steuert die Steuereinrichtung 1 durch Abgabe entsprechender Signale die Kupplung 4 und über die Betriebseinrichtung 15 das Getriebe 5 so an, dass das Drehmo- ment von der Brennkraftmaschine 2 möglichst sanft über die
Trennkupplung 4 und das Getriebe 5 durch entsprechende Betä¬ tigung von dessen Kupplungen und Bremsen auf den Abtrieb 29 des Getriebes 5 übertragen wird.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass die zweite Spannungsebene fehlt. Der Zusatzelektromotor 6 ist dann über seinen Wechselrichter an das allgemeine Bordnetz 30 angeschlossen .
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist es möglich, den Zusatzelektromotor 6 unter Verwendung eines geeigneten Spannungswandlers unmittelbar aus dem Hochspannungsenergiespei¬ cher, d.h. dem Akkumulatorsystem 21, zu speisen.
In anderen Ausführungsbeispielen kann wenigstens eine der Betriebseinrichtungen und/oder das Steuergerät in die Steuereinrichtung 1 integriert sein.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Steuereinrichtung in eine der Betriebseinrichtungen oder das Steuergerät integriert ist. Noch eine weitere Ausführungsform unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass ein Riemengetriebe verwendet wird, bei dem die Riemenspannung über von der Steu- ereinrichtung 1 abgegebene Signale steuerbar ist. Bei Betrieb als Starter wird die Riemenspannung erhöht, bei Betrieb als Generator verringert.
Eine weitere, in Fig. 2 veranschaulichte bevorzugte Ausfüh- rungsform unterscheidet sich von dem zuerst beschriebenen
Ausführungsbeispiel dadurch, dass statt des Riemengetriebes ein Zahnradgetriebe 28 verwendet wird. Anstelle eines Anlas¬ sers für die Brennkraftmaschine, die von ihrem Aufbau her auch für einen Antriebsstrang mit alleinigen konventionellem Brennkraftantrieb ausgelegt ist, wird nun der Zusatzelektro¬ motor 6 angebracht, wobei die Verbindung zwischen dem Anlas¬ ser und der Brennkraftmaschine 2 über ein Anlasserritzel durch das Zahnradgetriebe 28 ersetzt ist. Alle anderen Kompo¬ nenten sind unverändert, so dass für diese die gleichen Be- zugszeichen verwendet werden und die Erläuterungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel hier auch entsprechend gelten.
Das Zahnradgetriebe 28 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Zusatzelektromotor 6 erlaubt eine schlupflose Übertragung des Drehmoments zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Zu¬ satzelektromotor 6 und erhöht so die Effizienz des Antriebs¬ strangs .
Eine andere bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass zur Umschaltung zwischen Laden des Zusatzenergiespeichers und der Bordnetz¬ batterie das in WO 02/066293 Al beschriebene Verfahren ver¬ wendet wird, deren Inhalt hiermit insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Zusatzelektromotor 6 auf der der Kupplung 4 zugewandten Seite der Brennkraftmaschine 2 angeordnet, wobei der Zusatzelektro¬ motor entweder direkt an dem Schwungrad 9 angreift oder mit¬ tels eines Zugmittel- oder Reibradgetriebes, insbesondere ei¬ nes Riemengetriebes, oder mittels eines Zahnradgetriebes mit diesem zur Übertragung von Drehmomenten und Drehbewegungen gekoppelt ist .
Es ist jedoch auch möglich auf der gleichen Seite eine Kopplung mit der Abtriebswelle 8 vorzusehen und nicht mit dem Schwungrad 9.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform entfällt das Schwungrad 9. Dessen Funktion bzw. das entsprechende Trägheitsmoment kann dann von der Kupplung und/oder dem Rie- mengetriebe übernommen werden, wozu diese entsprechend auszu¬ legen sind.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug (31) umfassend eine Brennkraftmaschine (2) mit einer Abtriebswelle (8), einen Hauptelektromotor (3) , mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs (31) aus dem Stand erzeugbar ist, eine Kupplung (4), mittels derer die Abtriebswelle (8) wahl- weise mit dem Hauptelektromotor (3) verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor (3) gekoppeltes Getriebe (5), und einen Zusatzelektromotor (6), der mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine (2) wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindest¬ temperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine (2) gestartet werden kann.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, der den Hauptelektromotor (3) in Form eines Starter-Generators umfasst.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Hauptelektromotor (3) mit dem Getriebe (5) schaltkupplungslos ge¬ koppelt ist .
4. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Getriebe (5) ein wandlerloses Getriebe ist.
5. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Getriebe (5) ein Planetengetriebe umfasst.
6. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kupplung (4) eine Trennkupplung ist.
7. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zusatzelektromotor (6) zum Betrieb mit Niederspannung ausgebildet ist und/oder eine mechanische Leistung aufweist, die nicht dazu ausreicht, die Brennkraftmaschine (2) in kaltem Zustand zuverlässig zu starten.
8. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zusatzelektromotor (6) als Starter-Generator ausgeführt ist .
9. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Zugmittel- oder Reibgetriebe (16) vorgesehen ist, das den Zusatzelektromotor (6) mit der Brennkraftmaschine (2) koppelt .
10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein Zahnradgetriebe (28) vorgesehen ist, das den Zusatzelekt- romotor (6) mit der Brennkraftmaschine (2) verbindet.
11. Antriebsstrang nach Anspruch 8 oder nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem eine Einrichtung (19) vorgesehen ist, mittels derer der Zusatzelektromotor (6) mit einem Bordnetz (30) des Kraftfahrzeugs (31) zur Ladung einer Bordnetzbatterie (17) verbunden ist.
12. Antriebsstrang nach Anspruch 8 oder Anspruch 11 oder nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem der Zu- satzelektromotor (6) mit einem Energiespeicher (18) zur schnellen Speicherung erzeugter und Abgabe gespeicherter e- lektrischer Energie verbunden ist.
13. Antriebsstrang nach Anspruch 12, bei dem der Zusatzelekt- romotor (6) oder eine Betriebseinrichtung (19) für diesen ü- ber eine elektrisch steuerbare Umschalteinheit (20) mit dem Energiespeicher (18) verbunden ist, bei dem die Umschalteinheit (20) auf entsprechende Umschaltsignale den Zusatzelekt¬ romotor (6) bzw. die Betriebseinrichtung (19) entweder mit dem Energiespeicher (28) oder einem Ausgang zu einem Bordnetz (30) verbindet, und bei dem der Zusatzelektromotor (6) so ausgelegt ist, dass er bei Betrieb als Generator bei entspre- chender Stellung der elektrischen Umschalteinheit (20) das Bordnetz (30) ohne einen zusätzlichen Gleichspannungswandler versorgen kann.
14. Antriebsstrang nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 13, der einen mit einem Energie¬ speicher (21) zur Versorgung des Hauptelektromotors (3) verbundenen Spannungswandler (22) aufweist, der von dem Energiespeicher gelieferte Spannung auf die Spannung eines vorgege- benen Bordnetzes (30) des Kraftfahrzeugs (31) umsetzt.
15. Verfahren zum Betreiben eines Vollhybrid-Antriebs mit ei¬ nem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem Temperatursignale, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine (2) wiedergeben, erfasst werden, bei dem bei stehender Brennkraftmaschine (2), arbeitendem Hauptelektromotor (3), einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) gebildet und an diesen abgegeben werden, so dass der Zusatzelektromotor (6) die Brennkraftmaschine (2) startet.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem nach dem Starten der Brennkraftmaschine (2) eine aktuelle Drehzahl des Hauptelekt¬ romotors (3) ermittelt, und durch Abgabe entsprechender Sig¬ nale die Brennkraftmaschine (2) und/oder der Zusatzelektromo¬ tor (6) so angesteuert wird, dass die Drehzahl von Brenn¬ kraftmaschine (2) und Hauptelektromotor (3) aneinander ange- glichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung (4) gebildet und an diese abgegeben werden, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem geprüft wird, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, und, wenn dies der Fall ist, Hauptelektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, so dass die Kupplung (4) auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird und eine Be¬ triebseinrichtung (13) für den Hauptelektromotor (3) diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor (3) ansteuert.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem zum Starten der Brennkraftmaschine (2) in kaltem Zustand bei ste¬ hendem Hauptelektromotor (3) Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt, geprüft wird, ob das Getriebe (5) in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, , wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgegeben wird, auf das hin das Getriebe (5) in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung geschal¬ tet wird, und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine (2) durch den Hauptelektromotor (3) gebildet und abgegeben werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem ge¬ prüft wird, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors
(3) und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgege- bene Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupp¬ lungssteuersignal gebildet und abgegeben wird, so dass die Kupplung (4) auskuppelt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem ge- prüft wird, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors
(3) oder einer Betriebseinrichtung (13) für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine (2) steht, durch Abgabe entsprechender Signale an eine Be¬ triebseinrichtung (18) für den Zusatzelektromotor (6) und an ein Steuergerät (7) für die Brennkraftmaschine (2) die Brenn¬ kraftmaschine (2) gestartet und ein Kupplungssteuersignal zum Einkuppeln der Kupplung (4) gebildet und an die Kupplung (4) abgegeben wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem der Zusatzelektromotor (6) ein Starter-Generator ist und in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine (2) getriebener Generator geschaltet ist, wenn der Zusatzelektromotor (6) nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine (2) und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine (2) und Hauptelektromotor (3) angesteuert ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem der Hauptelektromotor (3) als Starter-Generator ausgebildet ist und bei dem geprüft wird, ob ein Energiespeicher (21) zur Versorgung des Hauptelektromotors (3) geladen werden soll, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Haupt¬ elektromotor-Signal gebildet und abgegeben wird, auf das hin der Hauptelektromotor (3) als Generator zum Laden des Energiespeichers (21) betrieben wird.
23. Steuereinrichtung zur Steuerung eines Vollhybrid-Antriebs mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die wenigstens einen Ausgang zur Abgabe von Hauptelektromo¬ tor-Signalen an eine Betriebseinrichtung (13) zum Betrieb des Hauptelektromotors (3) , zur Abgabe von Kupplungssteuersigna¬ len zum Aus- oder Einkuppeln der Kupplung (4), zur Abgabe von Zusatzelektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6), zur Abgabe von Signalen an ein Steuergerät (7) für die Brennkraftmaschine und zur Abgabe von Getriebesignalen an das Getriebe (5) sowie wenigstens ei¬ nen Eingang zum Empfangen von Temperatursignalen, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine (2) wiedergeben, aufweist, und die weiter dazu ausgebildet ist, Temperatursignale zu er¬ fassen und bei stehender Brennkraftmaschine (2), arbeitendem Hauptelektromotor (3) , und einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) zu bilden und an diese abzugeben, so dass der Zusatzelektromotor (6) die Brennkraftmaschine (2) startet.
24. Steuereinrichtung nach Anspruch 23, die weiter dazu ausgebildet ist, dass sie nach dem Starten der Brennkraftmaschine (2) eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors (3) er¬ mittelt, durch Abgabe entsprechender Signale die Brennkraft- maschine (2) und/oder der Zusatzelektromotor (6) so ansteuert, dass die Drehzahl von Brennkraftmaschine (2) und Haupt¬ elektromotor (3) aneinander angeglichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung (4) bildet und an diese abgibt, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt.
25. Steuereinrichtung nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, die weiter dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, und, wenn dies der Fall ist, Haupt¬ elektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale zu bilden und abzugeben, so dass die Kupplung (4) auskuppelt oder ausgekup¬ pelt gehalten wird und die Betriebseinrichtung (13) für den Hauptelektromotor (3) diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor (3) ansteuert.
26. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, die weiter dazu ausgebildet ist, dass sie zum Starten der Brenn¬ kraftmaschine (2) in kaltem Zustand bei stehendem Hauptelekt¬ romotor (3) Kupplungssteuersignale bildet und abgibt, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt, prüft, ob das Getriebe (5) in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, und, wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgibt, auf das hin das Getriebe (5) in eine Leerlauf- bzw. Neutral¬ stellung geschaltet wird und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine (2) durch den Hauptelektromotor (3) bildet und abgibt.
27. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, die weiter so ausgebildet ist, dass sie prüft, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors (3) und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgegebene Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupplungssteuersignal bildet und ab¬ gibt, so dass die Kupplung (4) auskuppelt.
28. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, die weiter so ausgebildet ist, dass diese prüft, ob eine Funkti¬ onsstörung des Hauptelektromotors (3) oder der Betriebsein- richtung (13) für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine (2) steht, durch Abgabe ent¬ sprechender Signale an die Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) und an das Steuergerät (7) für die Brennkraftmaschine (2) die Brennkraftmaschine (2) startet, und wenigstens ein Kupplungssteuersignal zum Einkuppeln der Kupplung (4) bildet und abgibt.
29. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, die weiter so ausgebildet ist, dass der dann als Starter- Generator ausgebildete Zusatzelektromotor (6) in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine (2) getriebener Generator geschaltet ist, wenn der Zusatzelektromotor (6) nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine (2) und/oder zur Synchronisie- rung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine (2) und Haupt¬ elektromotor (3) angesteuert ist.
30. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, die weiter so ausgebildet ist, dass diese prüft, ob ein Energie- Speicher (21) zur Versorgung des Hauptelektromotors (3) gela¬ den werden soll, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Hauptelektromotor-Signal bildet und abgibt, auf das hin der dann als Starter-Generator ausgebildete Hauptelektromotor (3) als Generator zum Laden des Energiespeichers (21) betrieben wird.
31. Computerprogramm für eine mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zu verbindende Datenverarbei¬ tungseinrichtung (1) mit einem Prozessor (23), das Instrukti- onen umfasst, bei deren Ausführung der Prozessor (23) und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung (1) das Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22 durchführt, und insbesondere Temperatursignale, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine (2) wiedergeben, erfasst und bei stehender Brennkraftmaschine (2), arbeitendem Hauptelektromotor (3), einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebene Mindesttem- peratur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) bildet und an diesen abgibt, so dass der Zusatzelektromotor (6) die Brennkraftmaschine (2) startet.
32. Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 31.
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