WO2016058858A1 - Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2016058858A1
WO2016058858A1 PCT/EP2015/072933 EP2015072933W WO2016058858A1 WO 2016058858 A1 WO2016058858 A1 WO 2016058858A1 EP 2015072933 W EP2015072933 W EP 2015072933W WO 2016058858 A1 WO2016058858 A1 WO 2016058858A1
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drive unit
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Tobias Huber
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Continental Automotive Gmbh
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    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
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Definitions

  • the invention relates to a drive device for a
  • Air resistance of the vehicle has a braking effect on the vehicle.
  • the drive unit By separating the drive unit, so the Burn ⁇ voltage motors, from the drive wheels, the drive unit falls to an engine speed, which corresponds to the idle speed or a predetermined engine speed.
  • DE 102012209386 A1 describes a method for operating a drive train in a motor vehicle, in which a
  • a drive device for a motor vehicle has a drive unit, a temperature determination unit and a control unit.
  • the drive unit is designed to be coupled with drive wheels of the motor vehicle and in the presence of predetermined operating conditions when driving
  • the temperature determination unit is made ⁇ out to determine a temperature of the drive unit.
  • the control unit is designed to specify a rotational speed of the drive unit in the decoupled state as a function of the temperature of the drive unit.
  • the drive unit may be a combustion ⁇ combustion engine in the form of an internal combustion engine. In the decoupled state, the speed of the engine can fall back to a predetermined speed, for example, to an idle speed.
  • the internal combustion engine can cool down at idling speed, as a result of cooling by the wind or by the inflow of cold fresh air (ie fresh air with a lower or much lower temperature than the temperature of the engine) in the internal combustion engine.
  • This cooling may be undesirable because it can for example lead to systems for exhaust gas treatment of combustion motors ⁇ also to cool and increase emissions of the vehicle thereby.
  • the drive device as described above and below enables emissions to be reduced by controlling the rotational speed in a decoupled state as a function of the temperature. This means that the speed can be varied so that the drive unit maintains a desired temperature so as to maintain the temperature at the exhaust aftertreatment at a desired value or in a desired temperature range.
  • control unit is configured to vary the speed of the drive unit in the istkop ⁇ -coupled condition so that the temperature of the drive unit does not exceed a predetermined temperature value below ⁇ .
  • the predetermined temperature value is a minimum temperature of the drive unit, below which, for example, the exhaust aftertreatment has an undesirably low efficiency, so that the Emissions rise.
  • the minimum temperature can be maintained in that the control unit increases the rotational speed of the drive unit in the decoupled state, so in particular ⁇ holds above the usual idle speed.
  • control unit is designed to make a prediction of the duration of the off ⁇ coupled state and to preset based on the predicted duration of the uncoupled state, the rotational speed of the drive unit.
  • the rotational speed of the drive unit in the decoupled state can in a first time period, first by a first value increased (relative to a conventional idling ⁇ speed) and in a subsequent second time period to a second value different from the first value, and in particular especially larger, be increased.
  • control unit is executed, the prediction of the duration of the till- coupled condition based on topographic information.
  • a sailing phase decoupled state
  • control unit is designed to predict the duration of the decoupled state based on a driving behavior of a user of the motor vehicle.
  • the drive device can be designed to record the driving behavior of a user and to link the respective behavior with a current position information. If it turns out that a sailing phase of about 10 seconds takes place at a certain position, then this information can be used as a basis for further forecasts.
  • the An ⁇ drive device can be designed to take into account each of the last five trips to a position data of a certain number of trips, for example. Thus, a behavior change of a user of the vehicle can be accommodated.
  • the driving device to a generator unit, which is coupled with the drive unit, that the drive unit drives the generator ⁇ unit and the generator unit thereby generates electrical energy.
  • the STEU ⁇ ervenez is designed to predetermine a rotational speed of the drive unit in the disconnected state so that the electric power generated by the generator unit does not fall below a predetermined minimum power.
  • control unit is designed to specify a rotational speed of the drive unit in the decoupled state based on a characteristic of the power output of the generator unit.
  • the characteristic may e.g. Information about which electrical power the generator unit outputs at which speed of the drive unit. Depending on a demand or a predicted electrical demand for electric power, the speed of the drive unit in the sailing phase may be varied based on the characteristic of the generator unit.
  • the generator unit can be designed, for example, so that its maximum power output at a speed of
  • control unit is designed to have the predefinable minimum power. sierend be established on a power consumption of an electric Ver ⁇ brauchers in the motor vehicle.
  • the electrical consumer may in particular be a vehicle electrical system of the vehicle, which has one or more
  • the power consumption in this embodiment is a power consumption at a current or predetermined time.
  • control unit is designed to make a prediction of a power ⁇ receiving an electrical consumer in the decoupled state and to determine the predetermined minimum power based on this prediction.
  • the predicted or projected power consumption may result in dependence of external parameters, for example the air conditioning system in the vehicle can exclusively function of the Au ⁇ ent temperature or are switched on and requires electrical energy. Such changes in the power requirement can be included in the predicted power consumption and thus determine the speed of the drive unit in the sailing phase.
  • control unit is designed to predict the power consumption of the electrical consumer based on a position of the motor vehicle, a driving behavior of a user of the vehicle
  • This prediction can in principle be made similarly to the prediction, which in connection with the rotational speed in Ab- Dependent on the temperature of the drive unit has been described. It is possible to take into account the behavior of electrical systems which automatically switch off or on in certain driving situations (road course) and thus change the power consumption of the vehicle electrical system.
  • control unit is designed to determine a charge state of an electrical energy store and to specify a rotational speed of the drive unit in the decoupled state as a function of the state of charge of the electrical energy store.
  • the drive device further comprises a storage element.
  • the control unit is designed to link the disconnected state of the drive unit with position information of the motor vehicle and to store this information in the memory element.
  • the storage element may be any element which stores data readable by machine, in particular computer readable.
  • the stored information may include a position and a driving behavior at that position, e.g. that the
  • Speed of the vehicle at a certain position is reduced to a certain value. If the vehicle approaches this position, it can be assumed or expected that the speed will again be reduced approximately to this value. Accordingly, a sailing phase duration can be predicted, which results from the duration expected in the decoupled state for reducing the current speed to the stored speed value.
  • position information coordinates can be used, which are determined, for example, using a position detection system such as GPS (Global Positioning System).
  • GPS Global Positioning System
  • control unit is designed to use the vomit ⁇ cherten information for a prediction of the position and the duration of the uncoupled state in the memory element.
  • a vehicle is provided with a drive device as described above and below.
  • the drive unit is coupled to drive wheels of the vehicle that the drive wheels are driven by the on ⁇ drive unit and the drive unit with Presence of specifiable operating conditions during a drive of the vehicle can be decoupled from the drive wheels.
  • the clutch (the coupling of the drive unit with the drive wheels is released), so the engine can be operated for example at a constant predetermined idle speed. In this case, no further boundary conditions, such as battery charge level or active electrical loads as well as engine temperature, are taken into account.
  • a sailing phase (the coupling of the drive unit with the drive wheels is released) may be advantageous as far as the consumption of fuel is concerned.
  • a generator unit for generating elekt ⁇ -driven energy is not sufficient to drive around the lot to generate ⁇ be obsoleted energy if the speed of the drive unit only is too low.
  • An internal combustion engine can therefore undesirably cool down when it is running at a minimum idle speed and is cooled by the airstream.
  • too little energy can be generated due to the generator operating point (operating point of the alternator) in the engine idling (generator speed is usually directly coupled with the engine speed).
  • control unit In order to regulate the rotational speed of the drive unit as a function of the respective boundary conditions, the control unit is provided to implement a control algorithm which fulfills the following requirements: a) Consideration of current and anticipated energy balance: Which consumer energies are required currently and in the foreseeable future (consumer-oriented).
  • current and stored values are used to calculate how large the electrical power will be for the next driving situation; b) current and anticipated energy generation: which maximum possible generation of energy is possible in the respective operating point of the generator unit (for this purpose, a data source can be stored which maintains the information for efficient and maximum achievable power values for respective operating points of the generator unit); c) current and anticipated engine temperature: a characteristic can also be stored for this, which holds emission values for the respective temperatures of the drive unit in order to provide low-emission operation of the drive unit.
  • the control unit may be designed to determine, based on topographical, predictive information, how the energy balance and the engine temperature are expected to behave depending on the respective idle sailing phases. This predicts or predicts where a potential sailing phase is and how long it is. If this is localized and calculated in its start time and duration, then the control unit determines a behavior of the drive unit for the duration of the sailing phase. In this case, the charging status of the energy storage, the power consumption of the electrical system and the engine temperature can be considered.
  • the engine speed is set so that the alternator is able to cover an energy demand of the electrical system. It can for the operation of the vehicle unnecessary consumers (such as entertainment system or air conditioning) are disabled when the charging status of the energy storage and the energy generated is too low, ie a predefinable
  • the invention thus makes it possible to keep an internal combustion engine within a predefinable temperature range, so that emissions can be reduced or do not exceed a threshold value.
  • the capacity of an energy storage can be used ideally, since it does not come to critical discharges by taking electrical energy of the battery during sailing phase.
  • the generator unit can be operated in a meaningful operating range, so that its efficiency is not too low. Longer sailing phases or many successive sailing phases thus have a reduced influence on the overall energy balance of a vehicle, thus increasing the efficiency of the units that provide energy.
  • the drive device as described above and below also makes it possible to dispense with a constant high Regulated idle speeds and can adjust the idle speeds demand-oriented.
  • the control unit may be configured to adjust the temperature of an exhaust aftertreatment device by adjusting the
  • the speed is adjusted such that the temperature of the exhaust gas aftertreatment device does not fall below the minimum operating temperature of the exhaust aftertreatment device during the sailing phase.
  • the duration of the sailing phase or the time limits of the sailing phase are determined by means of the prediction described here.
  • the rotational speed set by the control unit may be governed by an air conditioning requirement of the vehicle. It can be determined on the basis of an outside temperature or on the basis of weather service data as well as on the duration, the beginning, the end or on the basis of the time limits of the (predicted) sailing phase of the air conditioning needs and based on the air conditioning needs the speed can be adjusted. As the air conditioning demand increases, the speed of the control unit is also increased. As air conditioning needs a heating power or a cooling capacity is called.
  • the air conditioning requirement is from the waste heat of the internal combustion engine or provided by its cooling system or is provided by an electric heater (operated by the generator) or is provided by an electrically (ie powered by the generator) operated or mechanically operated by the internal combustion engine cooling unit (compressor).
  • the air conditioning requirement corresponds to the power / or energy requirement for changing or maintaining the temperature in a passenger interior of the vehicle.
  • Fig. 1 shows a drive device according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a vehicle with a drive device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a drive device 10.
  • the drive device 10 has a drive unit 110 whose speed is controlled by a control unit 120.
  • the Antriebsvor ⁇ direction 10 is designed for example as an internal combustion engine and coupled to a generator unit 130.
  • the generator unit 130 generates energy and supplies it to a
  • the control unit 120 is designed to determine a state of charge of the energy store 140.
  • the electrical consumer 150 may be a vehicle electrical system. The electrical system can have a large number of consumers for electrical energy.
  • the control unit 120 is in particular designed, the rotational speed of the drive unit 110 during a sailing phase of a vehicle specify, taking into account the engine temperature and the power consumption of the electrical load.
  • a temperature determination unit 180 is arranged to detect the temperature of the drive unit 110 and to transmit the detected temperature value to the control unit 120.
  • the control unit 120 is coupled to a position determination unit 170 and to a memory element 160.
  • the positi ⁇ onshersech 170 may be a receiver for position information and / or be designed to determine a position based on position information.
  • the control unit 120 may include information concerning the Be ⁇ operating mode of the drive device (especially when a sailing phase began and how long it lasted) associate with position ⁇ information and save the associated information in the storage element for later reading. Through this combination of behavioral information and position information, a driving behavior can be predicted in a future journey.
  • FIG. 2 shows a vehicle 2 with a drive device 10 as shown in FIG.
  • the drive unit 110 is coupled to the on ⁇ drive wheels 2 of the vehicle.
  • the memory element 160 can be arranged in the vehicle, but the control unit 120 can also be designed to transmit the position and behavior information via a data connection to a storage element arranged spatially separated from the vehicle.
  • Reference sign list

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Abstract

Es ist eine Antriebsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug angegeben. Die Antriebsvorrichtung (10) weist eine Antriebseinheit (110), eine Temperaturermittlungseinheit (180) und eine Steuereinheit (120) auf. Die Antriebseinheit (110) ist ausgeführt, mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt zu werden und bei Vorliegen vorgegebener Betriebsbedingungen bei fahrendem Kraftfahrzeug von den Antriebsrädern abgekoppelt zu werden, so dass die Antriebseinheit sich in einem abgekoppelten Zustand befindet. Die Temperaturermittlungseinheit (180) ist ausgeführt, eine Temperatur der Antriebseinheit (110) zu ermitteln. Die Steuereinheit (120) ist ausgeführt, eine Drehzahl der Antriebseinheit (110) in dem abgekoppelten Zustand in Abhängigkeit der Temperatur der Antriebseinheit (110) vorzugeben.

Description

Beschreibung
Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein
Kraftfahrzeug und ein Fahrzeug mit einer solchen Antriebs¬ vorrichtung .
Hintergrund der Erfindung
Bei Fahrzeugen, welche einen Verbrennungsmotor als Antriebseinheit nutzen, wird unter bestimmten Betriebsbedingungen die Kopplung der Antriebseinheit mit den Antriebsrädern gelöst, um eine Bremswirkung der Antriebseinheit zu reduzieren und so zu ermöglichen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs langsamer reduziert wird. Diese Eigenschaft eines Fahrzeugs wird als „Segeln", „Leer¬ lauf-Segeln" oder auch als „idle coasting" bezeichnet und beschreibt das Abkoppeln der Antriebsräder von der Antriebseinheit (abgekoppelter Zustand) wenn ein Benutzers des Fahrzeugs weder beschleunigen noch die Geschwindigkeit konstant halten möchte. In anderen Worten bringt also die Antriebseinheit keine Kraft auf die Antriebsräder an und hindert im Gegenzug die Antriebsräder nicht an einer freien Rotation, so dass grundsätzlich lediglich der Rollwiderstand der Räder und der
Luftwiderstand des Fahrzeugs bremsend auf das Fahrzeug ein- wirken.
Durch die Trennung der Antriebseinheit, also des Verbren¬ nungsmotors, von den Antriebsrädern fällt die Antriebseinheit auf eine Motordrehzahl zurück, welche der Leerlaufdrehzahl oder einer vorgebbaren Motordrehzahl entspricht.
DE 102012209386 AI beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug, bei welchem eine
Drehzahl eines Verbrennungsmotors im abgekoppelten Zustand in Abhängigkeit eines elektrischen Verbrauchers geregelt wird.
Offenbarung der Erfindung
Es kann als Aufgabe der Erfindung betrachtet werden, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad, einen leistungsstärkeren Arbeitspunkt und reduzierte Emissionen auszeichnet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug angegeben. Die Antriebsvorrichtung weist eine Antriebseinheit, eine Temperaturermittlungseinheit und eine Steuereinheit auf. Die Antriebseinheit ist ausgeführt, mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt zu werden und bei Vorliegen vorgegebener Betriebsbedingungen bei fahrendem
Kraftfahrzeug von den Antriebsrädern abgekoppelt zu werden (Segeln) , so dass die Antriebseinheit sich in einem abgekoppelten Zustand befindet. Die Temperaturermittlungseinheit ist aus¬ geführt, eine Temperatur der Antriebseinheit zu ermitteln. Die Steuereinheit ist ausgeführt, eine Drehzahl der Antriebseinheit in dem abgekoppelten Zustand in Abhängigkeit der Temperatur der Antriebseinheit vorzugeben. Bei der Antriebseinheit kann es sich um eine Verbrennungs¬ kraftmaschine in Form eines Verbrennungsmotors handeln. Im ausgekoppelten Zustand kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf eine vorgegebene Drehzahl zurückfallen, beispielsweise auf eine Leerlaufdrehzahl . Insbesondere während einer Fahrt des Fahrzeugs kann der Verbrennungsmotor bei Leerlaufdrehzahl abkühlen, als Ergebnis einer Kühlung durch den Fahrtwind bzw. durch das Einströmen von kalter Frischluft (also Frischluft mit einer niedrigeren oder stark niedrigeren Temperatur als die Temperatur des Verbrennungsmotors) in den Verbrennungsmotor. Diese Abkühlung kann unerwünscht sein, weil sie z.B. dazu führen kann, dass Systeme zur Abgasnachbehandlung des Verbrennungs¬ motors ebenfalls abkühlen und die Emissionen des Fahrzeugs dadurch ansteigen.
Die Antriebsvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben ermöglicht, Emissionen zu reduzieren, indem die Drehzahl in einem abgekoppelten Zustand in Abhängigkeit der Temperatur geregelt wird. Dies bedeutet, dass die Drehzahl so variiert werden kann, dass die Antriebseinheit eine gewünschte Temperatur beibehält, um so die Temperatur bei der Abgasnachbehandlung auf einem gewünschten Wert oder in einem gewünschten Temperaturbereich zu halten .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die Drehzahl der Antriebseinheit in dem abgekop¬ pelten Zustand so zu variieren, dass die Temperatur der Antriebseinheit einen vorgegebenen Temperaturwert nicht unter¬ schreitet .
In dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem vorgegebenen Temperaturwert um eine Mindesttemperatur der Antriebseinheit, bei deren Unterschreiten beispielsweise die Abgasnachbehandlung einen unerwünscht niedrigen Wirkungsgrad hat so dass die Emissionen ansteigen. Die Mindesttemperatur kann dadurch eingehalten werden, dass die Steuereinheit die Drehzahl der Antriebseinheit im abgekoppelten Zustand erhöht, also insbe¬ sondere über der üblichen Leerlaufdrehzahl hält.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, eine Vorhersage der Dauer des ab¬ gekoppelten Zustands vorzunehmen und basierend auf der vorhergesagten Dauer des abgekoppelten Zustands die Drehzahl der Antriebseinheit vorzugeben.
Auf Grund der thermischen Kapazität der Antriebseinheit kann sich eine Kühlung durch den Fahrtwind bzw. durch das Einströmen von kalter Frischluft in den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit der Dauer des abgekoppelten Zustands unterschiedlich stark auf die Temperatur der Antriebseinheit auswirken. So kann ein merklicher Temperaturabfall erst bei einer Dauer des abgekoppelten Zustands oberhalb eines Schwellwertes, z.B. von mehr als 15 Sekunden, auftreten. In Abhängigkeit des Temperaturverlusts der An- triebseinheit kann es unterschiedlich lange dauern, bis sich die Antriebseinheit wieder in einem Temperaturbereich befindet, welcher einen ordentlichen Betrieb der Abgasnachbehandlung ermöglicht . In einer Ausführungsform kann die Drehzahl der Antriebseinheit im abgekoppelten Zustand in einer ersten Zeitspanne zunächst um einen ersten Wert erhöht (bezogen auf eine übliche Leerlauf¬ drehzahl) und in einer darauffolgenden zweiten Zeitspanne um einen zweiten Wert, der von dem ersten Wert abweicht, insbe- sondere größer ist, erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die Vorhersage der Dauer des abge- koppelten Zustands basierend auf topografischen Informationen vorzunehmen .
Dazu kann die Steuereinheit auf Informationen einer Positi- onsermittlungseinheit und auf Umgebungsinformationen aus beispielsweise Karten zugreifen, welche einen Straßenverlauf (Änderung der Steigung bzw. des Gefälles, Kurven, Kreuzungen, Ampeln, Geschwindigkeitsbeschränkungen) enthalten. Basierend auf den Umgebungsinformationen kann ermittelt werden, ob eine Segelphase (abgekoppelter Zustand) bevorsteht, wenn z.B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs reduziert werden muss. Wird eine Segelphase von wenigen Sekunden (<5 Sekunden) prognostiziert, kann es sein, dass die Drehzahl der Antriebseinheit um einen geringeren Wert erhöht wird, als wenn eine Segelphase von längerer Dauer (>=5 Sekunden, >=15 Sekunden) prognostiziert wird .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die Vorhersage der Dauer des abge- koppelten Zustands basierend auf einem Fahrverhalten eines Benutzers des Kraftfahrzeugs vorzunehmen.
Die Antriebsvorrichtung kann ausgeführt sein, das Fahrverhalten eines Benutzers zu protokollieren und das jeweilige Verhalten mit einer aktuellen Positionsinformation zu verknüpfen. Stellt sich heraus, dass an einer bestimmten Position eine Segelphase von etwa 10 Sekunden Dauer erfolgt, so kann diese Information als Grundlage für weitere Prognosen genutzt werden. Die An¬ triebsvorrichtung kann ausgeführt sein, zu einer Position Daten einer bestimmten Anzahl von Fahrten, z.B. jeweils der letzten fünf Fahrten, zu berücksichtigen. Somit kann einer Verhaltensänderung eines Benutzers des Fahrzeugs Rechnung getragen werden . Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebsvorrichtung weiterhin eine Generatoreinheit auf, welche so mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, dass die Antriebs¬ einheit die Generatoreinheit antreibt und die Generatoreinheit hierdurch elektrische Energie generiert. Dabei ist die Steu¬ ereinheit ausgeführt, eine Drehzahl der Antriebseinheit in dem abgekoppelten Zustand so vorzugeben, dass die von der Generatoreinheit generierte elektrische Energie eine vorgebbare Mindestleistung nicht unterschreitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, eine Drehzahl der Antriebseinheit in dem abgekoppelten Zustand basierend auf einer Kennlinie der Leistungsabgabe der Generatoreinheit vorzugeben.
Die Kennlinie kann z.B. Angaben darüber enthalten, welche elektrische Leistung die Generatoreinheit bei welcher Drehzahl der Antriebseinheit abgibt. In Abhängigkeit eines Bedarfs oder eines prognostizierten elektrischen Bedarfs an elektrischer Leistung kann die Drehzahl der Antriebseinheit in der Segelphase basierend auf der Kennlinie der Generatoreinheit variiert werden .
Die Generatoreinheit kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass ihre maximale Leistungsabgabe bei einer Drehzahl der
Antriebseinheit von 2000 Umdrehungen pro Minute erreicht ist. Bei der Leerlaufdrehzahl der Antriebseinheit hingegen kann die Leistungsabgabe zu gering um selbst einen Grundbedarf des Bordnetzes des Fahrzeugs zu decken, wenn beispielsweise viele Abnehmer elektrischer Energie in Betrieb sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die vorgebbare Mindestleistung ba- sierend auf einer Leistungsaufnahme eines elektrischen Ver¬ brauchers in dem Kraftfahrzeug zu ermitteln.
Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich insbesondere um ein Bordnetz des Fahrzeugs handeln, welches einen oder mehrere
Abnehmer (beispielsweise elektrische Einheiten wie z.B. Radio, andere Unterhaltungssysteme, Fahrerassistenzsysteme, Lüftung, usw.) elektrischer Energie enthält. Bei der Leistungsaufnahme handelt es sich in dieser Ausführungsform um eine Leistungs- aufnähme zu einem aktuellen oder vorgegebenen Zeitpunkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, eine Vorhersage einer Leistungs¬ aufnahme eines elektrischen Verbrauchers in dem abgekoppelten Zustand vorzunehmen und die vorgebbare Mindestleistung basierend auf dieser Vorhersage zu ermitteln.
Die vorhergesagte oder prognostizierte Leistungsaufnahme kann sich in Abhängigkeit äußerer Parameter ergeben, beispielsweise kann die Klimaanlage in dem Fahrzeug in Abhängigkeit der Au¬ ßentemperatur aus- oder eingeschaltet werden und benötigt elektrische Energie. Solche Änderungen des Leistungsbedarfs können in die vorhergesagte Leistungsaufnahme einfließen und somit die Drehzahl der Antriebseinheit in der Segelphase be- stimmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die Vorhersage der Leistungsaufnahme des elektrischen Verbrauchers basierend auf einer Position des Kraftfahrzeugs, einem Fahrverhalten eines Benutzers des
Kraftfahrzeugs und topografischen Informationen vorzunehmen.
Diese Vorhersage kann grundsätzlich ähnlich erfolgen zu der Vorhersage, welche im Zusammenhang mit der Drehzahl in Ab- hängigkeit der Temperatur der Antriebseinheit beschrieben wurde. Es kann das Verhalten von elektrischen Systemen berücksichtigt werden, welche sich in bestimmten Fahrsituationen (Straßenverlauf) automatisch aus- oder einschalten und damit die Leistungsaufnahme des Bordnetzes verändern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, einen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers zu ermitteln und eine Drehzahl der An- triebseinheit in dem abgekoppelten Zustand in Abhängigkeit des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers vorzugeben.
Es kann wünschenswert sein, dass der Ladezustand des Ener¬ giespeichers einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Somit kann die Drehzahl der Antriebseinheit so angepasst werden, dass die Generatoreinheit genügend elektrische Leistung liefert, damit das Bordnetz nicht auf Energie aus dem elektrischen Energiespeicher angewiesen ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebsvorrichtung weiterhin ein Speicherelement auf. Dabei ist die Steuereinheit ausgeführt, den abgekoppelten Zustand der Antriebseinheit mit Positionsinformationen des Kraftfahrzeugs zu verknüpfen und diese Informationen in dem Speicherelement zu speichern.
Das Speicherelement kann jedwedes Element sein, welches Daten maschinell lesbar, insbesondere computerlesbar, speichert. Die gespeicherten Informationen können eine Position und ein Fahrverhalten an dieser Position enthalten, z.B. dass die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs an einer bestimmten Position auf einen bestimmten Wert reduziert wird. Nähert sich das Fahrzeug dieser Position kann unterstellt bzw. erwartet werden, dass die Geschwindigkeit erneut in etwa auf diesen Wert reduziert wird. Entsprechend kann eine Segelphasendauer prognostiziert werden, welche sich aus der Dauer ergibt, die in dem ausgekoppelten Zustand für das Reduzieren der aktuellen Geschwindigkeit auf den gespeicherten Geschwindigkeitswert erwartet wird.
Als Positionsinformationen können Koordinaten verwendet werden, die beispielsweise mit Hilfe eines Positionsermittlungssystems wie beispielsweise GPS (Global Positioning System) ermittelt werden .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, die in dem Speicherelement gespei¬ cherten Informationen für eine Vorhersage der Position und der Dauer des abgekoppelten Zustands zu verwenden.
Mit Hilfe der gespeicherten Informationen über das Fahrerverhalten in der Vergangenheit kann nicht nur die Dauer, sondern auch der Ort bzw. der Zeitpunkt einer Handlung prognostiziert werden, d.h. an welcher Stelle eines Straßenverlaufs und zu welches Zeitpunkt das Fahrzeug in den ausgekoppelten Zustand wechselt. Mit Hilfe dieser Information kann aus aktuellen Werten (aktuelle Motortemperatur, aktuelle Leistungsaufnahme des Bordnetzes) eine Drehzahl bzw. ein Drehzahlverlauf für die prognostizierte Segelphase ermittelt werden, um sowohl die Motortemperatur in dem gewünschten Temperaturbereich zu halten als auch genügend elektrische Energie zum Bedienen des Bordnetzes zu generieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben angegeben. Dabei ist die Antriebseinheit so mit Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt, dass die Antriebsräder von der An¬ triebseinheit angetrieben werden und die Antriebseinheit bei Vorliegen vorgebbarer Betriebsbedingungen während einer Fahrt des Fahrzeugs von den Antriebsrädern abkoppelbar ist.
Die Erfindung kann in anderen Worten wie folgt beschrieben werden.
Wird während eines Abschnitts einer Fahrt mit einem Fahrzeug kein
Drehmomentwunsch vom Fahrer angewiesen und öffnet der
Fahrer oder ein Systems des Fahrzeugs die Kupplung (die Kopplung der Antriebseinheit mit den Antriebsrädern wird gelöst) , so kann der Verbrennungsmotor beispielsweise bei einer konstanten vorgegebenen Leerlaufdrehzahl betrieben werden. Hierbei werden keine weiteren Randbedingungen wie z B Batterieladestand oder aktive elektrische Verbraucher sowie Motortemperatur berück- sichtigt.
Es hat sich herausgestellt, dass bei Fahrtabschnitten ohne Drehmomentwunsch des Fahrers eine Segelphase (die Kopplung der Antriebseinheit mit den Antriebsrädern wird gelöst) vorteilhaft sein kann was den Verbrauch von Kraftstoff betrifft. In diesen Segelphasen kann der Verbrennungsmotor unerwünscht stark abkühlen oder eine Generatoreinheit zum Generieren von elekt¬ rischer Energie nicht hinreichend antreiben um die Menge be¬ nötigter Energie zu generieren, wenn die Drehzahl der An- triebseinheit zu gering ist. Ein Verbrennungsmotor kann also unerwünscht Auskühlen wenn er bei einer Mindestleerlaufdrehzahl läuft und vom Fahrtwind gekühlt wird. Ebenso kann aufgrund des Generatorarbeitspunktes (Arbeitspunkt der Lichtmaschine) im Motorleerlauf (Generatordrehzahl ist üblicherweise direkt gekoppelt mit der Verbrennungsmotordrehzahl) zu wenig Energie generiert werden. Viele Generatoren befinden sich in einem Arbeitspunkt bei Leerlaufdrehzahl , bei dem höchstens ca. 300 W Generatorleistung erreicht werden können. Somit kann bei längeren Segelphasen nicht gewährleistet werden, dass sich jeweilige Energiespeicher (Batterien) in einem ausgewogenen Ladezustand befinden. Sollten im geschilderten Fall die Verbraucher (Radio, elektr. Heizung usw.) mehr als die maximale Generatorleistung betragen, so werden jeweilige Energiespeicher entladen und es kann dazu kommen, dass bei einem späteren Start/Stopp-Vorgang zu wenig Startenergie vorhanden ist.
Um die Drehzahl der Antriebseinheit in Abhängigkeit von den jeweiligen Randbedingungen zu regeln, ist die Steuereinheit vorgesehen, einen Regelalgorithmus umzusetzen, der die folgenden Vorgaben erfüllt: a) Berücksichtigung aktueller und voraussichtlicher Energiebilanz: welche Verbraucherenergien werden aktuell und in absehbarer Zeit benötigt (verbraucherorientiert) . So wird über aktuelle und hinterlegte Werte berechnet, wie groß die elektrische Leistung für die nächsten Fahrsituationen sein wird; b) aktueller und voraussichtlicher Energiegenerierung : welche maximal mögliche Generierung von Energie ist im jeweiligen Arbeitspunkt der Generatoreinheit möglich (hierfür kann eine Datenquelle hinterlegt sein, die für jeweilige Arbeitspunkte der Generatoreinheit die Angaben zu effizient und maximal generier¬ bare Leistungswerte vorhält) ; c) aktuelle und voraussichtliche Motortemperatur: auch hierfür kann eine Kennlinie hinterlegt sein, die für jeweilige Temperaturen der Antriebseinheit Emissionswerte vorhält um so einen emissionsarmen Betrieb der Antriebseinheit vorzusehen.
Die Steuereinheit kann ausgeführt sein, basierend auf topo- grafischen, prädiktiven Informationen zu ermitteln, wie sich die Energiebilanz und die Motortemperatur in Abhängigkeit der jeweiligen Segelphasen im Leerlauf voraussichtlich verhalten werden. Dabei wird vorausberechnet bzw. prognostiziert, wo eine potentielle Segelphase ist und wie lange diese ist. Ist diese lokalisiert und in ihrer Anfangszeit und Dauer berechnet, so ermittelt die Steuereinheit ein Verhalten der Antriebseinheit für die Dauer der Segelphase. Dabei kann der Ladestatus des Energiespeichers, die Leistungsaufnahme des Bordnetzes und die Motortemperatur berücksichtigt werden. Die Motordrehzahl wird so vorgegeben, dass die Lichtmaschine in der Lage ist, einen Energiebedarf des Bordnetzes zu decken. Es können für den Betrieb des Fahrzeugs nicht notwendige Verbraucher (beispielsweise Unterhaltungssystem oder Klimaanlage) deaktiviert werden, wenn der Ladestatus des Energiespeichers und die generierbare Energie zu gering sind, d.h. einen vorgebbaren
Schwellwert unterschreiten. Vorgaben und Schwellwerte für die Energiebilanzierungen können aus der Speichereinheit ausgelesen werden . Die Erfindung ermöglicht damit unter anderem dass ein Verbrennungsmotor in einem vorgebbaren Temperaturbereich gehalten werden kann, so dass Emissionen reduziert werden können bzw. einen Schwellwert nicht übersteigen. Die Kapazität eines Energiespeichers (Batterie) kann ideal genutzt werden, da es nicht zu kritischen Entladungen durch Entnahme von elektrischer Energie der Batterie während Segelphase kommt. Ergänzend gibt es keinen Bedarf nach zusätzlichen Energiespeichern, um einen solchen Energiebedarf zu decken, so dass das Gewicht eines Fahrzeugs reduziert werden kann. Die Generatoreinheit kann in einem sinnvollen Betriebsbereich betrieben werden, so dass dessen Wirkungsgrad nicht zu niedrig ist. Längere Segelphasen oder viele hintereinander liegende Segelphasen haben damit einen reduzierten Einfluss auf die gesamtenergetische Bilanz eines Fahrzeugs, erhöhen also den Wirkungsgrad der Einheiten, welche Energie bereitstellen.
Die Antriebsvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben ermöglicht daneben auch einen Verzicht auf konstant hoch ge- regelte Leerlaufdrehzahlen und kann die Leerlaufdrehzahlen bedarfsorientiert anpassen.
Die Steuereinheit kann ausgeführt sein, die Temperatur einer Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels Einstellens der
Drehzahl derart einzustellen, dass die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu Beginn oder zum Ende der Segelphase, insbesondere während der Segelphase eine Mindest¬ betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht unterschreitet. Dadurch wird beim Beenden der Segelphase das Abgas des Verbrennungsmotors von der Abgasnachbehandlungs¬ einrichtung gereinigt, es besteht keine sich an das Segeln unmittelbar anschließende Phase, in der die Abgasnachbehand¬ lungseinrichtung aufgrund zu geringer Temperatur nicht voll- ständig betriebsbereit wäre. Vorzugsweise wird die Drehzahl derart eingestellt, dass auch während der Segelphase die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung die Mindestbetriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht unterschreitet. Hierzu wird insbesondere das Ende oder der Beginn der der Segelphase, die Dauer der Segelphase bzw. es werden die zeitlichen Grenzen der Segelphase mittels der hier beschriebenen Vorhersage ermittelt.
Weiterhin kann sich die Drehzahl, die von der Steuereinheit eingestellt wird, nach einem Klimatisierungsbedarf des Fahrzeugs richten. Es kann etwa anhand einer Außentemperatur oder anhand von Wetterdienstdaten sowie anhand der Dauer, des Beginns, des Endes oder anhand der zeitlichen Grenzen der (vorausgesagten) Segelphase der Klimatisierungsbedarf ermittelt werden und anhand des Klimatisierungsbedarfs die Drehzahl eingestellt werden. Mit ansteigendem Klimatisierungsbedarf wird auch die Drehzahl von der Steuereinheit erhöht. Als Klimatisierungsbedarf wird eine Heizleistung bzw. eine Kühlungsleistung bezeichnet. Der Klimatisierungsbedarf wird von der Abwärme des Verbrennungsmotors bzw. von dessen Kühlsystem bereitgestellt oder wird von einem elektrischen Heizer (betrieben von dem Generator) bereit gestellt oder wird von einem elektrisch (d.h. von dem Generator gespeisten) betriebenen oder mechanisch von dem Verbren- nungsmotor betriebenen Kühlaggregat (Kompressor) bereitgestellt. Der Klimatisierungsbedarf entspricht dem Leis- tungs-/oder Energiebedarf zur Änderung bzw. Beibehaltung der Temperatur in einem Passagier-Innenraum des Fahrzeugs. Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 zeigt ein Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen Fig. 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung 10. Die Antriebsvorrichtung 10 weist eine Antriebseinheit 110 auf, deren Drehzahl von einer Steuereinheit 120 geregelt wird. Die Antriebsvor¬ richtung 10 ist beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgeführt und mit einer Generatoreinheit 130 gekoppelt. Die Generator- einheit 130 generiert Energie und liefert diese an einen
Energiespeicher 140 und stellt die Energie ergänzend einem elektrischen Verbraucher 150 zur Verfügung. Die Steuereinheit 120 ist ausgeführt, einen Ladezustand des Energiespeichers 140 zu ermitteln. Bei dem elektrischen Verbraucher 150 kann es sich um ein Bordnetz eines Fahrzeugs handeln. Das Bordnetz kann über eine Vielzahl von Abnehmern für elektrische Energie verfügen.
Die Steuereinheit 120 ist insbesondere ausgeführt, die Drehzahl der Antriebseinheit 110 während einer Segelphase eines Fahrzeugs vorzugeben, und dabei die Motortemperatur und den Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers zu berücksichtigen.
Eine Temperaturermittlungseinheit 180 ist angeordnet, die Temperatur der Antriebseinheit 110 zu erfassen und den erfassten Temperaturwert an die Steuereinheit 120 zu übertragen.
Die Steuereinheit 120 ist mit einer Positionsermittlungseinheit 170 und mit einem Speicherelement 160 gekoppelt. Die Positi¬ onsermittlungseinheit 170 kann ein Empfänger für Positions- Informationen sein und/oder ausgeführt sein, eine Position basierend auf Positionsinformationen zu ermitteln.
Die Steuereinheit 120 kann Informationen betreffend den Be¬ triebsmodus der Antriebsvorrichtung (insbesondere wann eine Segelphase anfing und wie lange sie dauerte) mit Positions¬ informationen verknüpfen und diese verknüpften Informationen in dem Speicherelement zum späteren Auslesen abspeichern. Durch diese Verknüpfung von Verhaltensinformationen und Positionsinformationen kann bei einer zukünftigen Fahrt ein Fahrverhalten prognostiziert werden.
Fig. 2 zeigt ein Fahrzeug 2 mit einer Antriebsvorrichtung 10 wie in Fig. 1 gezeigt. Die Antriebseinheit 110 ist mit den An¬ triebsrädern 2 des Fahrzeugs gekoppelt.
Das Speicherelement 160 kann in dem Fahrzeug angeordnet sein, die Steuereinheit 120 kann jedoch auch ausgeführt sein, die Po- sitions- und Verhaltensinformationen über eine Datenverbindung in ein von dem Fahrzeug räumlich getrennt angeordnetes Spei- cherelement zu übertragen. Bezugs zeichenliste
1 Fahrzeug
2 Antriebsräder
10 Antriebs orrichtung
110 Antriebseinheit
120 Steuereinheit
130 Generatoreinheit
140 Energiespeieher
150 elektrischer Verbraucher
160 Speicherelement
170 Positionsermittlungseinheit
180 Temperaturermittlungseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (1), auf¬ weisend :
eine Antriebseinheit (110), welche ausgeführt ist, mit
Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt zu werden und bei Vorliegen vorgegebener Betriebsbedingungen bei fahrendem Kraftfahrzeug von den Antriebsrädern abgekoppelt zu werden, so dass die Antriebseinheit sich in einem abgekoppelten Zustand befindet,
eine Temperaturermittlungseinheit (180), welche ausgeführt ist, eine Temperatur der Antriebseinheit (110) zu ermitteln, und eine Steuereinheit (120),
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, eine Drehzahl der Antriebseinheit (110) in dem abgekoppelten Zustand in
Abhängigkeit der Temperatur der Antriebseinheit (110) vorzu¬ geben .
2. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, die Drehzahl der Antriebseinheit (110) in dem abgekoppelten Zustand so zu variieren, dass die Temperatur der Antriebseinheit (110) einen vorgegebenen Temperaturwert nicht unterschreitet.
3. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, eine Vor¬ hersage der Dauer des abgekoppelten Zustands vorzunehmen und basierend auf der vorhergesagten Dauer des abgekoppelten Zustands die Drehzahl der Antriebseinheit (110) vorzugeben.
4. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 3,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, die Vor¬ hersage der Dauer des abgekoppelten Zustands basierend auf topografischen Informationen vorzunehmen.
5. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, die Vor¬ hersage der Dauer des abgekoppelten Zustands basierend auf einem Fahrverhalten eines Benutzers des Kraftfahrzeugs vorzunehmen.
6. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
weiterhin aufweisend eine Generatoreinheit (130), welche so mit der Antriebseinheit (110) gekoppelt ist, dass die An- triebseinheit (110) die Generatoreinheit (130) antreibt und die Generatoreinheit (130) hierdurch elektrische Energie generiert, wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, eine Drehzahl der Antriebseinheit (110) in dem abgekoppelten Zustand so vorzugeben, dass die von der Generatoreinheit (130) generierte elektrische Energie eine vorgebbare Mindestleistung nicht unterschreitet .
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, eine Drehzahl der Antriebseinheit (110) in dem abgekoppelten Zustand basierend auf einer Kennlinie der Leistungsabgabe der Generatoreinheit vorzugeben .
8. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, die vorgebbare Mindestleistung basierend auf einer Leistungsauf- nähme eines elektrischen Verbrauchers (150) in dem Kraftfahrzeug zu ermitteln.
9. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 6 bis 8,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, eine Vor¬ hersage einer Leistungsaufnahme eines elektrischen Verbrauchers (150) in dem abgekoppelten Zustand vorzunehmen und die vorgebbare Mindestleistung basierend auf dieser Vorhersage zu ermitteln.
10. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 9,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, die Vor¬ hersage der Leistungsaufnahme des elektrischen Verbrauchers basierend auf einer Position des Kraftfahrzeugs, einem Fahr- verhalten eines Benutzers des Kraftfahrzeugs und topografischen Informationen vorzunehmen.
11. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, einen La¬ dezustand eines elektrischen Energiespeichers (140) zu ermitteln und eine Drehzahl der Antriebseinheit (110) in dem abgekoppelten Zustand in Abhängigkeit des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers vorzugeben.
12. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
weiterhin aufweisend ein Speicherelement (160),
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, den abge- koppelten Zustand der Antriebseinheit (110) mit Positionsin¬ formationen des Kraftfahrzeugs zu verknüpfen und diese In¬ formationen in dem Speicherelement (160) zu speichern.
13. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 12,
wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, die in dem
Speicherelement (160) gespeicherten Informationen für eine Vorhersage der Position und der Dauer des abgekoppelten Zustands zu verwenden.
14. Fahrzeug (1) mit einer Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Antriebseinheit (110) so mit Antriebsrädern (2) des Fahrzeugs (1) gekoppelt ist, dass diese von der An¬ triebseinheit angetrieben werden und so, dass die Antriebs- einheit (110) bei Vorliegen vorgebbarer Betriebsbedingungen während einer Fahrt des Fahrzeugs von den Antriebsrädern abkoppelbar ist.
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