WO2016141933A1

WO2016141933A1 - Hybrid-antriebseinheit

Info

Publication number: WO2016141933A1
Application number: PCT/DE2016/200091
Authority: WO
Inventors: Dominik STRÖHLE; Wolfgang Haas; Stanislav Massini; Martin Vornehm; Lasse Ibert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: DE112016001148A5; CN107407398A; DE102016202117A1

Abstract

Eine Hybrid-Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs umfasst mehrere, jeweils zur Bedienung sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors vorgesehene Bedienelemente, hierunter ein Fahrpedal, ein Kupplungspedal, sowie ein manuell betätigbares, die Einlegung verschiedener Fahrstufen ermöglichendes Wählelement, welches in verschiedenen Fahrmodi in einem zumindest partiell deckungsgleichen Schaltschema betätigbar ist.

Description

Hybrid-Antriebseinheit

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebseinheit, welche insbesondere für ein Kraft- fahrzeug mit Handschaltung geeignet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs, das heißt eines durch einen Verbrennungsmotor sowie elektromotorisch antreibbaren Fahrzeugs.

Aus der WO 2013/077143 A1 ist eine Regelvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, welches in einem ersten Fahrzustand nur von einem Verbrennungsmotor und in einem zweiten Fahrzustand zusätzlich von einem Elektromotor angetrieben wird. Die Umschaltung zwischen den verschiedenen Fahrzuständen geschieht auf Basis verschiedener Informationen, unter anderem der Gaspedalstellung. Hierbei spielt auch der Ladezustand einer Traktionsbatterie eine Rolle.

Die DE 10 2013 207 756 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebs, bei welchem zum Koppeln eines Verbrennungsmotors mit einem Schaltgetriebe eine automatisierte Kupplung vorgesehen ist. Hierbei ist in einer Gangstufe des Schaltgetriebes der Verbrennungsmotor vom Schaltgetriebe automatisch abkoppelbar und das Fahrzeug in einem rein elektrischen Modus antreibbar.

Fahrzeuge mit Hybridantrieb sind hinsichtlich ihrer Bedienung, insbesondere was das Einlegen von Fahrstufen betrifft, in der Regel mit rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen, welche ein Automatikgetriebe aufweisen, vergleichbar. Aus der DE 10 2008 042 682 A1 ist beispielsweise ein Hybridfahrzeugantriebssystem mit Planetengetriebemechanismen bekannt.

Als alternativen Lösungsansatz offenbart die DE 10 2007 052 261 A1 ein sogenanntes Hybrid-Handschaltgetriebe. In diesem Fall ist ein Wählelement mit mehreren, in einem H-förmigen Schaltschema angeordneten Schaltgassen vorgesehen, welches einen manuellen Wechsel zwischen verschiedenen Gangstufen des Getriebes ermöglicht. Weiterhin ermöglich das Wählelement die Aktivierung einer elektrischen Maschine, die im elektrischen Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs als alleiniger Fahrantriebsmotor zum Einsatz kommt. Das manuell schaltbare Getriebe des Hybridfahrzeugs ist während des elektrischen Fahrbetriebs in seine Neutralstellung geschaltet. Zum Einlegen eines elektrischen Rückwärtsgangs kann nach der DE 10 2007 052 261 A1 die Betätigung eines zusätzlichen Schalthebels erforderlich sein

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hybrid-Antriebssystem eines Kraftfahr- zeugs gegenüber dem genannten Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Bedienung und das Betriebsverhalten eine besonders geringe Umstellung aus Sicht eines Nutzers eines herkömmlichen, verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugs bedeuten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hybrid-Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs gemäß Anspruch 10.

Die Hybrid-Antriebseinheit arbeitet mit mehreren Bedienelementen, wobei jedes die- ser Bedienelemente sowohl Einfluss auf den Betrieb des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs als auch Einfluss auf den elektromotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs hat. Der elektromotorische Antrieb kann hierbei entweder einen einzigen Elektromotor oder mehrere Elektromotoren umfassen. Die Bedienelemente umfassen ein Fahrpedal - unabhängig von der Antriebsart auch als Gaspedal bezeichnet - und ein Kupplungspedal, welches - unbeschadet der mechanischen Funktion der zugehörigen Kupplung im verbrennungsmotorischen Antriebsstrang - ebenfalls eine Funktion auch bei elektrischem Antrieb des Kraftfahrzeugs hat. Das Kraftfahrzeug ist in mindestens zwei verschiedenen Fahrmodi betreibbar, im Extremfall einem rein verbrennungsmotorischen und einem rein elektromotorischen Antrieb. Darüber hinaus sind auch Fahrmodi mit kombiniert elektromotorischem und verbrennungsmotorischem Antrieb realisierbar. Zum Umschalten zwischen verschiedenen Fahrmodi ist ein Wählelement nutzbar, welches ansonsten die Einlegung verschiedener Fahrstufen ermöglicht. Ein Schaltschema, in welchem das Wählelement betätigbar ist, ist in verschiedenen Fahrmodi zumindest partiell deckungsgleich. Die unterschiedlichen Fahrmodi unterscheiden sich hierbei hinsichtlich der Anteile der verschiedenen Antriebsquellen, das heißt des elektromotorischen Antriebs einerseits und des verbrennungsmotorischen Antriebs andererseits, die zur Gesamtleistung des Kraftfahrzeugs beitragen. Beispielsweise entspricht ein Übergang zwischen einem rein verbrennungsmotorischem Antrieb und einem elektrisch unterstützten verbrennungsmotorischem Antrieb einem Wechsel zwischen verschiedenen Fahrmodi. Dagegen bedeuten unterschiedliche Einstellungen innerhalb der gleichen Antriebsart, beispielsweise variable Gaspedal- kennlinien bei verbrennungsmotorischem Antrieb, keinen Wechsel des Fahrmodus.

Aufgrund des zumindest teilweise deckungsgleichen Schaltschemas in verschiedenen Fahrmodi ist ein durchgängiges Bedienkonzept gegeben, welches zum einen einen besonders einfachen Umstieg von einem herkömmlichen, insbesondere per Hand ge- schalteten Fahrzeug ermöglicht und zum anderen während des Fahrens des die Hyb- rid-Antriebseinheit aufweisenden Fahrzeugs keine oder lediglich leicht zu bewerkstelligende Umstelllungen beim Wechseln der Fahrmodi erfordert.

In bevorzugter Ausgestaltung ist ein benutzergesteuerter Wechsel zwischen den Fahrmodi vorgesehen. Von besonderem Vorteil ist hierbei die Möglichkeit, das Wählelement, bei welchem es sich insbesondere um einen im Schaltschema H

betätigbaren Schalthebel handelt, auch zum Wechsel zwischen verschiedenen Fahrmodi nutzen zu können. Zu diesem Zweck kann sich am Wählelement beispielsweise ein Zusatzschaltelement, etwa in Form einer Taste oder eines verschiebbaren Ringes oder einer verschiebbaren Hülse, befinden. Ebenso sind Ausgestaltungen möglich, bei denen das Wählelement als Ganzes, ohne die Verwendung eines zusätzlichen Bedienungselementes, nicht nur zur Einlegung verschiedener Fahrstufen, sondern auch zur Umschaltung zwischen verschiedenen Fahrmodi geeignet ist. Zum Umschalten zwischen verschiedenen Fahrmodi kann hierbei eine Verlagerung des Wähl- elementes in einer nicht mit einer Schaltrichtung übereinstimmenden Richtung vorgesehen sein. Beispielsweise ist das Wählelement in Form eines Schaltknüppels zu drücken, das heißt in seiner Längsrichtung zu verlagern, um die Hybrid-Antriebseinheit von einem ersten Antriebsmodus in einen zweiten Antriebsmodus umzuschalten. Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, bei denen das Wählelement in Wählrichtung zu verlagern ist, um den Fahrmodus zu wechseln. Unter„Wählrichtung" wird diejenige Bewegungsrichtung des Wählelementes verstanden, mit welcher ein Wechsel zwischen verschiedenen Schaltgassen verbunden ist. Eine Umschaltung zwischen verschiedenen Fahrmodi kann beispielsweise ausgelöst werden, indem das Wählelement in Wählrichtung (entsprechend dem Mittelsteg des Buchstabens„H" beim

Schaltschema H) an einen seitlichen Anschlag gebracht wird. Um dem Benutzer - neben eventuellen akustischen und/oder optischen Anzeigen - eine klare Rückmeldung über die erfolgte Umschaltung zwischen verschiedenen Fahrmodi zu geben, kann der Umschaltvorgang mit der Überwindung eines Kraftmaximums beim Verschwenken des Wählelementes verbunden sein. Das Kraftmaximum befindet sich hierbei vorzugsweise kurz vor dem Anschlag des Wählelementes, wobei ein merklicher Abstand zum Anschlag gegeben ist.

Die Anzahl der Fahrstufen im verbrennungsmotorischen Antriebsmodus ist typischerweise größer als die Anzahl der Fahrstufen im rein elektromotorischen Betrieb. Beispielsweise wird das Kraftfahrzeug über ein 5- oder 6-stufiges Schaltgetriebe verbrennungsmotorisch angetrieben, wogegen ein elektromotorischer Antrieb, bezogen auf die Vorwärtsfahrt, mit fester Übersetzung oder mit lediglich zwei verschiedenen Übersetzungen erfolgt. Trotz dieser eingeschränkten Wähl- und Schaltmöglichkeiten im elektromotorischen Betrieb im Vergleich zum verbrennungsmotorischen Betrieb stimmen Bedienungsabläufe, was das Schaltschema des Wählelementes betrifft, in beiden Fällen, das heißt in den unterschiedlichen Fahrmodi, überein. Beispielsweise ist das Wählelement in Form eines Schaltknüppels von der Neutralstellung aus nach vorn zu verschwenken, um bei verbrennungsmotorischem Antrieb in den ersten Gang des Schaltgetriebes zu schalten. In der entsprechenden Weise ist der Wählhebel auch im elektromotorischen Antriebsmodus zu betätigen, um von der Neutralstellung in die Fahrstufe oder in die erste von mehreren Fahrstufen zu schalten. Die Umschaltung zwischen den verschiedenen Fahrmodi kann hierbei in einem einzigen Betätigungsvorgang zusammen mit dem Einlegen des Ganges erfolgen, indem beispielsweise - wie bereits ausgeführt - das Wählelement gedrückt oder ein am Wählelement angebrachtes Zusatzschaltelement betätigt wird, bevor der Wählhebel zum Einlegen des Ganges oder der Fahrstufe verschwenkt wird. Die alternativ hierzu vorgesehene Verschwenkung des Wählelementes in Wählrichtung unter Überwindung eines Kraft- maximums erfordert nur einen minimal höheren Zeitaufwand, um zwischen verschiedenen Fahrmodi zu wechseln.

Unabhängig davon, wie der Fahrer des Kraftfahrzeugs zwischen den verschiedenen Fahrmodi umschaltet, ist der elektromotorische sowie der kombiniert verbrennungsmotorisch/elektromotorische Antrieb vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er hinsichtlich der Bedienung weitestmögliche Ähnlichkeit mit dem verbrennungsmotori- sehen Betrieb aufweist. Dies betrifft insbesondere die Funktion des Kupplungspedals, welches primär zur Betätigung der im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Schaltgetriebe angeordneten Kupplung vorgesehen ist. Bei elektromotorischem Betrieb dient das Kupplungspedal auch dazu, die Funktion einer mechanischen Kupplung zu simulieren. So wird beispielsweise beim Anfahren und Stoppen des Kraftfahrzeugs im elektrischen Antriebsmodus die Soll-Leistung des Elektromotors geschwindigkeitsabhängig nicht nur aus der Gaspedal- sondern auch aus der Kupplungspedalstellung ermittelt. Dies geschieht vorzugsweise mittels eines Kennfeldes, welches demjenigen eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugs mit per Kupplungspedal betätigter Kupplung ähnelt. Insbesondere kann hierbei ein Dreh- momentabfall des Elektromotors bei höherer Drehzahl vorgesehen sein. Das hierbei verwendete Kennfeld ist als 3D-Diagramm darstellbar, wobei zur Ansteuerung der Hybrid-Antriebseinheit eine Verknüpfung mit weiteren Funktionen vorgesehen ist. Tatsächliche Betriebsdaten des Elektromotors können in dessen Ansteuerelektronik zurückgeführt werden, um einen Regelkreis zu schließen.

Wird während des Fahrens im elektrischen Fahrmodus die Kupplung getreten, beispielsweise um in den verbrennungsmotorischen Betrieb zu wechseln, so wird das Verhalten eines Verbrennungsmotors simuliert, indem die Leistung des Elektromotors, im Extremfall bis auf Null, reduziert wird. Ebenso sind Ausgestaltungen möglich, in denen auch beim Stoppen des Fahrzeugs im elektrischen Fahrmodus das Verhalten eines rein verbrennungsmotorischen, per herkömmlicher Handschaltung geschalteten Fahrzeugs simuliert wird. Hierbei hat der Fahrer im regulären Betrieb das Kupplungs- pedal zu treten, wenn er das Fahrzeug stoppt. Dies gilt auch für den elektromotorischen Fahrmodus. Unterlässt der Fahrer das Treten des Kupplungspedals, so kann ihm dies durch ein künstlich erzeugtes Ruckeln angezeigt werden. Das Ruckeln kann hierbei unmittelbar durch den Elektroantrieb des Kraftfahrzeugs erzeugt werden. Al- ternativ oder zusätzlich ist es möglich, vergleichbare Signale akustisch zu generieren. Darüber hinaus können dem Fahrer optisch entsprechende Informationen angezeigt werden.

Das Verfahren zum Betrieb eines mit der Hybrid-Antriebseinheit ausgerüsteten Kraft- fahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere, jeweils zur Bedienung sowohl eines Verbrennungsmotors als auch mindestens eines Elektromotors vorgesehene Bedienelemente in Bedienschemata betätigt werden, welche in einem elektrischen Fahrmodus einerseits und einem verbrennungsmotorischen Fahrmodus andererseits zumindest partiell deckungsgleich sind, wobei der elektrische Antrieb in einer Weise angesteuert wird, die einen verbrennungsmotorischen Antrieb simuliert, was die Abhängigkeit einer im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs übertragenen Leistung von zumindest einer der beiden Größen Drehzahl und Kupplungspedalstellung betrifft.

Da die Umschaltung zwischen den verschiedenen Fahrmodi durch den Fahrer ausge- löst wird, ist es von besonderer Bedeutung, den Ladezustand der Traktionsbatterien zu überwachen. Beispielsweise werden dem Fahrer bei niedrigem Ladezustand automatisch optische und/oder akustische Hinweise gegeben, die zum Wechsel in einen verbrennungsmotorischen Modus auffordern. Solange der Ladezustand der Batterien noch ausreichend ist, kann ein elektrischer Antrieb oder Zusatzantrieb gestattet blei- ben, wobei beispielsweise ein Fahrpedalkennfeld, welches zur Ansteuerung des Elektromotors genutzt wird, dahingehend geändert wird, dass bei einer bestimmten Gaspedalstellung nur eine geringere Leistung vom Elektromotor abgerufen wird. Der Abruf der vollen Leistung des Elektromotors bleibt vorzugsweise möglich, wenn das Fahrpedal - im Sinne eines Kickdowns - voll getreten wird.

Ist die Traktionsbatterie des Fahrzeugs nahezu vollständig entladen, so wird keine Antriebsunterstützung durch den Elektromotor mehr angeboten. Zugleich wird die Batte- rie durch den Verbrennungsmotor schnellstmöglich wieder geladen. Ein entsprechender Grenzwert des Ladezustands der Batterie bedeutet beispielsweise, nur noch etwa drei Starts des Verbrennungsmotors möglich sind. Auch eine optionale Start-Stopp- Automatik wird vorzugsweise in Abhängigkeit vom Batterieladezustand betrieben.

Nicht nur das Wählelement, sondern auch eine Anzeigeeinheit des Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die Nutzbarkeit sowohl bei elektromotorischem als auch bei verbrennungsmotorischem sowie bei kombiniertem Antrieb gegeben ist.

Die Anzeigeeinheit des mit der Hybrid-Antriebseinheit ausgerüsteten Kraftfahrzeugs umfasst in bevorzugter Ausgestaltung eine Drehzahlanzeige, welche - je nach Fahrmodus - entweder die Drehzahl des Verbrennungsmotors oder die Drehzahl des Elektromotors anzeigt. Vorzugsweise hat die Drehzahlanzeige nur einen einzigen Zeiger. Hierbei kann es sich entweder, wie bei einem herkömmlichen Rundinstrument, um einen schwenkbaren, das heißt mechanisch bewegbaren Zeiger handeln, oder um eine Zeigerdarstellung auf einem Display, welches ein Rundinstrument simuliert. Die Position des Zeigers kann entweder auf einer einzigen Skala oder auf mehreren Skalen angezeigt werden. Im Fall einer einzigen Skala erstreckt sich diese über einen Drehzahlbereich, welcher sowohl für den verbrennungsmotorischen Betrieb als auch für den elektromotorischen Betrieb ausreichend ist. Als Skalenbeschriftung werden - wie bei Drehzahlmessern üblich - beispielsweise Zahlen verwendet, die mit einem bestimmten Faktor zu multiplizieren sind, um die Drehzahl (in Umdrehungen pro Minute) zu erhalten. Der Faktor kann für die elektromotorischen Betrieb einerseits und für den verbrennungsmotorischen Betrieb andererseits unterschiedlich sein. Hierbei wird, um den Gewohnheiten des Fahrers entgegen zu kommen, vorzugsweise für den verbrennungsmotorischen Betrieb eine glatte 10er Potenz, nämlich der Faktor 10, 100 oder 1000, als Faktor verwendet, während für den elektromotorischen Betrieb ein sonstiger Faktor, beispielsweise das Eineinhalbfache oder das Doppelte einer 10er Potenz, in Betracht kommt.

Alternativ zur Verwendung unterschiedlicher Faktoren, die für das Ablesen der Drehzahlanzeige in unterschiedlichen Fahrmodi gültig sind, kann in jedem Fahrmodus die identische, auf gleiche Weise abzulesende Skala der Drehzahlanzeige zu verwenden sein, wobei sich der Maximalwert der Skala nach demjenigen Antrieb, typischerweise dem elektromotorischen Antrieb, richtet, in welchem höhere Drehzahlen erreichbar sind. Ein roter Bereich des Drehzahlmessers kann auf verschiedene Arten für die ver- schiedenen Fahrmodi in antriebsspezifischer Weise kenntlich gemacht werden. Beispielsweise ändert sich die farbliche Darstellung von Ziffern und Skalenmarkierungen, wenn von einem ersten Fahrmodus auf einen anderen Fahrmodus umgeschaltet wird.

Wird der Verbrennungsmotor angelassen, um vom elektrischen in den verbrennungs- motorischen Fahrmodus zu wechseln, so schaltet schnellstmöglich auch die Drehzahlanzeige um. Dies gilt auch in Fällen, in denen der verbrennungsmotorische Antrieb elektrisch unterstützt wird. Bei fahrendem Fahrzeug wird dem Fahrer vorzugsweise eine Schaltempfehlung gegeben, wenn er im Zuge des Umschaltens in den verbrennungsmotorischen Fahrmodus einen Gang einzulegen hat. Gleichzeitig kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors automatisch derart angepasst werden, dass sie zumindest näherungsweise zur gefahrenen Geschwindigkeit und zum einzulegenden Gang passt. In der Regel bedeutet der Wechsel in den verbrennungsmotorischen Fahrmodus und die manuelle Einlegung eines Ganges des Schaltgetriebes einen auch an der Drehzahlanzeige ablesbaren Drehzahlsprung im Vergleich zum vorheri- gen, elektromotorischen Antriebsmodus. Der Übergang zwischen dem sich auf den elektrischen Antrieb beziehenden Anzeigemodus und dem sich auf den Verbrennungsmotor beziehenden Anzeigemodus der Drehzahlanzeige erfolgt vorzugsweise geglättet. Insbesondere werden hierbei niedrige Drehzahlen während des Anlassens des Verbrennungsmotors unterdrückt, so dass der Wechsel zwischen den verschie- denen Antriebsmodi beim Ablesen der Drehzahlanzeige als einziger, kurzer Drehzahlsprung, vergleichbar mit einem herkömmlichen Schaltvorgang bei einem manuellen oder automatischem Getriebe, ablesbar ist. Insbesondere fällt die Drehzahlanzeige während des Umschaltens zwischen den Fahrmodi nicht auf Null ab.

Besonders im verbrennungsmotorischen Antriebsmodus können dem Fahrer Schaltempfehlungen gegeben werden, die über die Anzeige eines konkret empfohlenen Ganges hinaus Zusatzinformationen geben. Eine mögliche Zusatzinformation ist das Restbeschleunigungspotential, welches bei einer bestimmten Geschwindigkeit in einem bestimmten Gang gegeben ist. Ebenso können Empfehlungen zu ökologischen und fahrdynamischen Aspekten der Gangwahl gegeben werden. In leicht erfassbarer Weise werden beispielsweise Ziffern, welche beim momentanen Fahrzeugtempo wählbare Gänge bezeichnen, in unterschiedlicher Weise farblich hinterlegt, wobei jede Farbe für eine bestimmte Charakteristik des Fahrens - etwa von„sportlich" über „normal" bis zu„ökologisch" - steht. Mit sich ändernder Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder sicher ändernden Umgebungsbedingungen, beispielsweise zunehmender oder abnehmender Steigung der Straße, ändern sich selbstverständlich die Gangemp- fehlungen. Diese Änderung erscheint in der Schaltempfehlung vorzugsweise in Form von nach links oder rechts wandernden Ziffern, welche die in der momentanen Situation einlegbaren Gänge anzeigen. Die Schaltempfehlungen sind ergänzbar durch eine Anzeige, welche den Wechsel vom verbrennungsmotorischen in den elektromotorischen Betrieb empfiehlt.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand

Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung Komponenten einer Handschaltung eines Hybridfahrzeugs,

Fig. 2 in einer Darstellung analog Fig. 1 ein Wählelement einer weiteren Variante einer Handschaltung eines Hybridfahrzeugs,

Fig. 3 das Schaltschema der Handschaltung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein alternatives Schaltschema eines Hybridfahrzeugs,

Fig. 5 in einem schematischen Diagramm die Ortsabhängigkeit eines physikali- sehen Potentials eines Betätigungselementes einer Handschaltung, eine weitere Variante eines Schaltschemas eines Hybridfahrzeugs,

in einem Diagramm einen zum Schaltschema nach Fig. 6 gehörendem Kraftverlauf,

ein Kennfeld einer Hybridantriebseinheit, welches die Abhängigkeit einer Soll-Elektromotorleistung von Gaspedalstellung und Kupplungspedalstellung zeigt,

ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ansteuerung eines Elektromotors in einem Hybridfahrzeug,

einen Sperrmechanismus in einer Schaltung eines Hybridfahrzeugs,

in einer Darstellung analog Fig. 10 eine weitere Ausgestaltung eines Sperrmechanismus in einem Schaltgetriebe eines Hybridfahrzeugs,

verschiedene Varianten einer Drehzahlanzeige in einem Hybridfahrzeug,

in einem Diagramm verschiedene reale sowie einen angezeigten Drehzahlverlauf in einem Hybridfahrzeug,

eine erste Variante einer Schaltempfehlungsanzeige in einem handgeschalteten Hybridfahrzeug,

eine zweite Variante einer Schaltempfehlungsanzeige in einem handgeschalteten Hybridfahrzeug. Sämtliche im Folgenden beschriebenen Varianten eines Hybrid-Antriebssystems beziehen sich auf ein Kraftfahrzeug, welches sowohl einen verbrennungsmotorischen als auch einen elektromotorischen Antrieb aufweist, wobei der verbrennungsmotorische Antrieb beispielsweise durch einen Ottomotor oder einen Dieselmotor und der elektromotorische Antrieb durch einen einzigen Elektromotor oder mehrere Elektromotoren realisiert sein kann. Eine verbrennungsmotorisch angetriebene Achse des Kraftfahrzeugs, das heißt Hybridfahrzeugs, kann mit einer elektromotorisch angetriebenen Achse identisch sein. Alternativ ist eine erste Achse des Fahrzeugs ausschließlich verbrennungsmotorisch und die zweite Achse des Fahrzeugs ausschließlich elektromotorisch angetrieben. In allen Fällen weist das insgesamt mit 7 bezeichnete Kraftfahrzeug ein Handschaltgetriebe auf, dessen Vorwärtsgänge mit 1 bis 6 bezeichnet sind. Das Schaltschema, welches, wie im Folgenden noch näher erläutert, auch im elektromotorischen Betrieb des Kraftfahrzeugs 7 eine Funktion hat, ist mit SC be- zeichnet. Im einfachsten Fall stellt das Hybrid-Antriebssystem des Kraftfahrzeugs 7 zwei Fahrmodi, nämlich einen elektrischen Fahrmodus und einen verbrennungsmotorischen Fahrmodus, zur Verfügung. Die Umschaltung zwischen diesen Fahrmodi erfolgt manuell.

Die Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte Innenansicht des Kraftfahrzeugs 7, wobei das Schaltschema SC durch gestrichelte Linien angedeutet und teilweise beschriftet ist. Weiter sind im Innenraum des Kraftfahrzeugs 7 verschiedene Bedienelemente

8,9,10,1 1 , nämlich ein Gaspedal 8, allgemein auch als Fahrpedal bezeichnet, ein Bremspedal 9, ein Kupplungspedal 10, sowie ein manuell betätigbares Wählelement 1 1 , landläufig auch als Schaltknüppel bezeichnet, der Getriebeschaltung des Kraftfahrzeugs 7 erkennbar. Das Wählelement 1 1 befindet sich in üblicher Weise auf einer mit 12 bezeichneten Mittel konsole des Kraftfahrzeugs 7. Ein Zusatzschaltelement 13 ist als Ring um die Hebelstange des Wählelementes 1 1 gelegt und - wie durch einen Doppelpfeil angedeutet - in Längsrichtung des Wählelementes 1 1 , das heißt im We- sentlichen in vertikaler Richtung, manuell gegen Federkraft verschiebbar. Das in Fig. 1 skizzierte Schaltschema SC, welches für die Bedienung des Schaltgetriebes des Kraftfahrzeugs 7 im verbrennungsmotorischen Fahrmodus zur Verfügung steht, ist partiell auch für den elektrischen Fahrmodus nutzbar. Die Neutralstellung des Wähl- elements 1 1 im elektromotorischen Fahrmodus ist mit der Neutralstellung im verbrennungsmotorischen Fahrmodus identisch. Ausgehend von dieser Neutral- oder Leerlaufstellung kann in gewohnter Weise - aus Sicht eines Fahrers eines handgeschalteten Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor - beispielsweise der erste Gang eingelegt werden. Entsprechend dem gängigen Schaltschema H befindet sich der erste Vorwärtsgang auch im in Fig. 1 skizzierten Beispiel vorne links. An derselben Stelle ist im Schaltschema SC des Kraftfahrzeugs 7 auch der mit E bezeichnete elektrische Vorwärtsgang zu finden. Der Fahrer hat die Wahl, zum Anfahren den mechanischen Vorwärtsgang 1 oder den elektrischen Gang E zu nutzen. In der Regel, bei ausreichen- dem Ladezustand der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs 7, ist der elektrische Gang E zu empfehlen. Der Fahrer legt diesen ein, indem er, wie beim Einlegen des ersten Gangs in einem herkömmlichen Fahrzeug, das Wählelement in die mit E/1 gekennzeichnete Position verschwenkt. Zum Anfahren selbst hat der Fahrer dann, ebenfalls wie bei einem herkömmlichen, rein verbrennungsmotorisch angetriebenem Fahrzeug üblich, das Kupplungspedal 10 zusammen mit dem Gaspedal 8 zu betätigen, wie anhand der Figuren 8 und 9 noch näher erläutert werden wird.

Ein rein verbrennungsmotorisches Anfahren des gemäß Fig.1 ausgestalteten Kraftfahrzeugs 7 kommt beispielsweise in Betracht, um die Batterie zu schonen. In einem solchen Fall kann dem Fahrer eine entsprechende Information angezeigt werden, die zur Verwendung des mechanischen Vorwärtsgangs 1 auffordert. Ebenso sind Ausgestaltungen möglich, in denen der Vorwärtsgang 1 als Geländegang ausgelegt ist. In jedem Fall ist der verbrennungsmotorische Antriebsmodus gezielt durch den Fahrer zu wählen. Im Beispiel nach Fig. 1 geschieht dies dadurch, dass der Fahrer das Zu- satzschaltelement 13 zieht und anschließend das Wählelement 1 1 in die mit E/1 gekennzeichnete Position verschwenkt. Soll zu einem späteren Zeitpunkt wieder in den Fahrmodus mit elektrischen Anfahren zurückgeschaltet, so wird hierzu das Zusatzschaltelement 13 wieder in seine ursprüngliche Position gedrückt. Im verbrennungsmotorischen Antriebsmodus wird beim Wechsel zwischen den Vorwärtsgängen 1 bis 5 jeweils, wie bei handgeschalteten Kraftfahrzeugen üblich, das Kupplungspedal 10 betätigt. Darüber hinaus ist eine Betätigung des Kupplungspedals 10 auch vorgesehen, um von dem elektromotorischen in den verbrennungsmotorischen Modus oder umgekehrt zu wechseln, wie anhand der Figuren 4 bis 7 noch erläutert werden wird. Je nach Ausgestaltung des Hybrid-Antriebssystems und Batteheladezustand kann im verbrennungsmotorischen Antriebsmodus eine elektrische Unterstützung vorgesehen sein, welche einen signifikanten Anteil, je nach Fahrzustand bis über 50 %, an der Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs 7 hat.

Die Figuren 2 und 3 betreffen eine Ausführungsform eines Hybrid-Antriebssystems mit gegenüber Fig. 1 modifiziertem Schaltschema SC. Grundsätzlich handelt es sich auch hierbei um das bekannte Schaltschema H. Das Zusatzschaltelement 13 fehlt jedoch. Stattdessen ist die Möglichkeit gegeben, das Wählelement 1 1 durch Ziehen oder Drü- cken in seiner Längsrichtung zu verschieben, wie in Fig. 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Sowohl im elektromotorischen Fahrmodus als auch im verbrennungsmotorischen Fahrmodus ist die elektrische Fahrstufe E bzw. der erste Vorwärtsgang im Schaltschema SC vorne links zu finden. Standardmäßig, bei ausreichend aufgeladener Batterie, wird der elektrische Gang E zum Anfahren gewählt. Um in Ausnahmefäl- len im mechanischen ersten Gang anzufahren, ist das Wählelement 1 1 zunächst zu drücken und anschließend nach vorn zu verschwenken. Mit Blickrichtung vertikal von oben auf das Wählelement 1 1 befindet sich die Stellung E des Wählelementes 1 1 exakt über der Stellung„1 ", in der der erste Vorwärtsgang eingelegt ist. Entsprechendes gilt für die nur in Fig. 3 eingezeichneten möglichen Stellungen des Wählelementes 1 1 bei Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs 7: Ebenso wie beim Anfahren in Vorwärtsrichtung wird auch beim Rückwärtsfahren standardmäßig der elektrische Fahrmodus gewählt. Die Fahrstufe„rückwärts elektrisch" befindet sich im Schaltschema SC, wie in Fig. 3 dargestellt, links neben der elektrischen Fahrstufe E. Ein zusätzlicher mechanischer Rückwärtsgang R kann, analog zum Einlegen des ersten mechanischen Vorwärtsgangs, eingelegt werden, indem das Wählelement 1 1 gedrückt wird. Im Schaltschema SC befindet sich der mechanische Rückwärtsgang R unterhalb des elektrischen Rückwärtsgangs RE, ebenso wie sich der mechanische Vorwärtsgang 1 unterhalb der elektrischen Fahrstufe E befindet. Das Schaltschema SC ist damit im elektrischen Fahrmodus einerseits und im verbrennungsmotorischen Fahrmodus an- dererseits partiell deckungsgleich. Wird in dem Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 bei rollendem Fahrzeug und elektromotorischem Fahrmodus der elektrische Fahrgang E ausgelegt, so ist das Verhalten des Hybrid-Antriebssystems unter anderem von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 7 abhängig. Bei Geschwindigkeiten oberhalb einer Grenzgeschwindig- keit von beispielsweise 10 km/h wird der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs 7 sofort gestartet, wenn die elektrische Fahrstufe E ausgelegt wird. Dies ermöglicht eine besonders schnelle Umschaltung in den verbrennungsmotorischen Fahrmodus. Ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs dagegen geringer als die genannte Grenzgeschwindigkeit, so bleibt der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs 7 außer Betrieb, wenn die elektrische Fahrstufe E ausgelegt wird. Dieser Vorgang tritt beispielsweise beim Ausrollen des Fahrzeugs, etwa an einer roten Ampel, auf. Der Verbrennungsmotor wird in einem solchem Fall erst dann gestartet, wenn ein für den verbrennungsmotorischen Antrieb vorgesehener mechanischer Gang eingelegt wird.

Die Figuren 4 und 5 veranschaulichen weitere Ausführungsbeispiele eines Hybrid- Antriebssystems mit manueller Umschaltmöglichkeit zwischen verbrennungsmotorischem und elektromotorischem Antriebsmodus. Das Schaltschema SC umfasst in an sich bekannter Weise eine Neutralstellung, in welcher das Wählelement 1 1 von links nach rechts schwenkbar ist. Die Fig. 5, in welcher symbolisiert auch ein Federmecha- nismus dargestellt ist, wie er im Schaltgetriebe des Kraftfahrzeugs 7 zum Einsatz kommt und auf das Wählelement 1 1 wirkt, zeigt die Abhängigkeit eines Potentials V (mechanisch) von der Stellung des Wählelementes 1 1 , wobei die einzelnen Gassen, in welchen eine Schaltung in die einzelnen Gänge möglich ist, mit Ga bezeichnet sind Deutlich erkennbar sind Endanschläge EA, an welchen das Potential V steil ansteigt, was mit einem extremen Anstieg der Betätigungskräfte einhergeht. An einem dieser Endanschläge EA oder an beiden Endanschlägen EA befindet sich im Schaltschema SC ein Umschaltpunkt, welcher auch als Toggelpunkt TP bezeichnet ist und Umschaltvorgänge zwischen elektromotorischem und verbrennungsmotorischem Betrieb des Kraftfahrzeugs 7 ermöglicht. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 durch den zusätzlichen sechsten Gang und die andere Anordnung des Toggelpunktes TP. Wie in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 ist auch in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 und 5 das Schaltschema SC für den elektromotorischen Fahrmodus einerseits und den verbrennungsmotorischen Fahrmodus andererseits partiell deckungsgleich, wobei insbesondere die Stellung RE des Wählele- ments 1 1 im elektrischen Fahrmodus der Stellung R im verbrennungsmotorischen Fahrmodus entspricht und die Stellung 1 E der Stellung 1 entspricht. Der Toggelpunkt TP befindet sich an einer Stelle des Schaltschemas SC, welche ansonsten nicht benutzt wird, wodurch unbeabsichtigte Umschaltvorgänge zwischen dem elektromotorischen Fahrmodus und dem verbrennungsmotorischen Fahrmodus verhindert werden.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 unterscheidet sich von den Gestaltungen gemäß Fig. 4 und Fig. 5, abgesehen von dem modifizierten Schaltschema SC, dadurch, dass der Toggelpunkt TP als Kraftmaximum wahrnehmbar ist, über welches das Wählelement 1 1 hinweg schwenkbar ist. Der Benutzer erhält somit eine ein- deutige Rückmeldung, ob der Umschaltvorgang zwischen elektromotorischem und verbrennungsmotorischem Fahrmodus stattgefunden hat. Im Unterschied zu Fig. 5 ist in Fig. 7 kein Potential oder Energieniveau, sondern eine vorzeichenbehaftete, das heißt richtungsabhängige, Kraft F dargestellt, mit welcher das Wählelement 1 1 zwischen den Gassen Ga, bis hin zum Toggelpunkt TP, verschwenkbar ist. Die Kraft F kann auch als Ableitung des ortsabhängigen Potentials V (vgl. Fig. 5) ausgedrückt werden: F = dV/dx, wobei der Ort x im vorliegenden Fall längs der mit den Schaltgassen Ga gekennzeichneten Achse gemessen wird.

Die Fig. 8 zeigt ein Kennfeld, welches zur Ansteuerung des elektromotorischen An- triebs des Kraftfahrzeugs 7 genutzt wird. Hierbei ist die Stellung des Gaspedals 8 als Gaspedalstellung GS, die Stellung des Kupplungspedals 10 als

Kuppungspedalstellung KS, und die Soll-Motorleistung des Elektromotors des Kraftfahrzeugs 7 mit ML (S) bezeichnet. Das Schließen der Kupplung des Kraftfahrzeugs 7 entspricht einer Änderung der Kupplungspedalstellung KS von 0 (Kupplungspedal 10 getreten) bis 100 % (Fuß vom Kupplungspedal 10 genommen). Auch im rein elektrischen Fahrmodus wirkt sich, wie aus Fig. 8 hervorgeht, die Stellung des Kupplungspedals 10 auf die Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs aus. Dies gilt auch dann, wenn durch die Betätigung des Kupplungspedals 10 tatsächlich keine mechanische Kupplung betätigt wird. Vielmehr wird durch das in Fig. 8 vereinfacht dargestellte Kennfeld ein Verhalten des elektromotorischen Antriebs simuliert, welches dem Verhalten eines verbrennungsmotorischen Antriebs ähnelt. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 7 kann somit beim elektrischen Anfahren sämtliche Bedienelemente 8,9,10,1 1 in einer Weise bedienen, die ihm vom Fahren verbrennungsmotorisch angetriebener Kraftfahrzeuge her vertraut ist. Dies gilt auch dann, wenn das Kraftfahrzeug 7 in einem Modus angetrieben ist, der den verbrennungsmotorischen Antrieb mit elektromotorischem Antrieb kombiniert. Auch das Verhalten des Elektromotors des Kraftfahrzeugs 7 im eingekuppelten Zustand, das heißt bei Kupplungspedalstellung KS = 100 %, weist eine Charakteristik auf, die Gemeinsamkeiten mit üblichen Verbrennungsmotoren hat. Insbesondere kann das Drehmoment des Elektromotors zu hohen Drehzahlen hin reduziert werden. Im Übrigen kann eine elektromotorische Unterstützung bei bestimmten Fahrzuständen zeitlich begrenzt werden. Beispielsweise wird bei Beschleu- nigungsvorgängen zusätzliche elektrische Leistung im Sinne einer Boost-Funktion in den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 7 eingespeist, wobei im Laufe der Zeit die elektrische Unterstützung wieder abklingt. Charakteristika der elektrischen Unterstützung können im Kraftfahrzeug 7 durch den Fahrer einstellbar sein. Dies gilt auch für die elektrische Unterstützung des Anfahrvorgangs im ansonsten verbrennungsmotori- sehen Betrieb.

Merkmale der Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs des Kraftfahrzeugs 7 auf Basis der Gaspedalstellung GS sowie der Kupplungspedalstellung KS gehen auch aus Fig. 9 hervor. Demnach wird die Gaspedalstellung GS zusammen mit der Fahr- zeuggeschwindigkeit v kennfeldgestützt verarbeitet. Optional schließt sich hieran, wie in Fig. 9 skizziert, eine Vorverarbeitungseinheit 15 an, welche Regelungsfunktionen beinhaltet. Die Vorverarbeitungseinheit 15 liefert als Ausgangssignal einen sogenannten geglätteten G-Faktor. Gleichzeitig wird aus Kupplungspedalstellung KS ein sogenannter K-Faktor abgeleitet, welcher als Eingangsgröße ebenso wie der geglättete G- Faktor einer Verknüpfungseinheit 16 zugeleitet wird. Hieraus wird ein Soll- Motordrehmoment MT (S) des elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs 7 abgeleitet, wobei der Wert des Soll-Motordrehmoments MT (S) in eine Leistungselektronik 17 eingespeist wird, welche den mit 18 bezeichneten Elektromotor des Kraftfahrzeugs 7 ansteuert. Anstelle eines einzigen Elektromotors 18 kann das Kraftfahrzeug 7 auch mehrere Elektromotoren 18 aufweisen, welche beispielsweise jeweils eine Achse oder jeweils ein einzelnes Rad des Kraftfahrzeugs 7 antreiben. Optional werden, wie in Fig. 9 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, am Elektromotor 18 erfasste Werte zur Leistungselektronik 17 zurückgeführt, um auch an dieser Stelle einen Regelkreis zu schließen. In nicht dargestellter Weise können weitere Daten, beispielsweise zum Batterieladezustand, in die Leistungselektronik 17 einfließen.

Die Fig. 10 und 1 1 zeigen verschiedene Ausgestaltungen eines mit 19 bezeichneten Sperrmechanismus, welcher sich durch ein von der Umschaltrichtung abhängiges Sperrverhalten auszeichnet. Hierbei ist eine Schaltgabel 23, welche über das Wählelement 1 1 betätigbar ist, um eine Schwenkachse SW verschwenkbar, um zwischen elektromotorischem und verbrennungsmotorischem Fahrmodus umzuschalten. Die Schaltgabel 23 wirkt zusammen mit einem Entsperraktor 21 , der in einem Getriebege- häuse 20 des Schaltgetriebes des Kraftfahrzeugs 7 befestigt ist. Der Sperrmechanismus 19 ist in beiden Fällen derart ausgebildet, dass ein Verschwenken der Schaltgabel 23 in Richtung zum elektromotorischen Fahrmodus, in den Fig. 10 und 1 1 jeweils durch einen gekrümmten, nach unten gerichteten Pfeil angedeutet, nicht oder nur unter Überwindung eines hohen Widerstandes möglich ist. Zu diesem Zweck ist im Bei- spiel von Fig. 10 am Ende der Schaltgabel 23 ein Hebelelement 24 federnd angelenkt, welches einen aus dem Entsperraktor 21 ausfahrbaren Sperrstift 22 kontaktiert. Während das Hebelelement 24 in der in Fig. 10 skizzierten Stellung eine Sperrwirkung gegenüber dem Sperrstift 22 entfaltet, wäre eine Verschwenkung der Schaltgabel 23 in der entgegengesetzten Richtung, das heißt zum verbrennungsmotorischen Betrieb hin, ohne hohen Kraftaufwand möglich. Eine grundsätzlich vergleichbare Funktionalität ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 1 dadurch gegeben, dass im Entsperraktor 21 ein Sperrhebel 25 schwenkbar gelagert ist, welcher direkt mit der Schaltgabel 23 zusammen wirkt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 kann jedoch die Schwenkbarkeit des Sperrhebels 25 durch die Steuerung der Hybrid- Antriebseinheit aktiv verändert werden. Beispielsweise wird eine Verschwenkung des Sperrhebels 25 und damit auch der Schaltgabel 23 nur dann freigegeben, wenn beim Umschalten zwischen verbrennungsmotorischem und elektromotorischem Betrieb das Kupplungspedal 10 getreten ist. Die Notwendigkeit, beim Umschalten zwischen einem ersten Fahrmodus in einen zweiten Fahrmodus die Kupplung des Kraftfahrzeugs 7 zu betätigen, entspricht den Gewohnheiten eines jeden Fahrers eines handgeschalteten Fahrzeugs und minimiert die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Umschaltung zwischen den verschiedenen Fahrmodi.

Die Fig. 12 bis 17 zeigen verschiedene Varianten einer jeweils mit 26 bezeichneten Anzeigevorrichtung des Kraftfahrzeugs 7. Die Anzeigevorrichtung 26 umfasst jeweils eine Drehzahlanzeige, deren Zeiger mit 27 und deren Skala mit 28 bezeichnet ist. Darüber hinaus ist in der Anzeigevorrichtung 26 eine Leuchtanzeige 29 zu finden, welche anzeigt, ob sich das Kraftfahrzeug 7 im verbrennungsmotorischen Antriebsmodus

(ICE = Internal Combustion Engine) oder im elektromotorischen Antriebsmodus (ED = Electric Drive) befindet.

Im Beispiel von Fig. 12 weist die Anzeigevorrichtung 26 eine einheitliche Skala 28 auf, welche für jeden Fahrmodus gilt. Während die Ziffern der Skala 28 im verbrennungsmotorischen Fahrmodus mit dem Faktor 100 zu multiplizieren sind, um die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute zu erhalten, ist im elektromotorischen Fahrmodus der Faktor 150 anzuwenden, um die genaue Drehzahlinformation zu erhalten. Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 7 spielt indes der Absolutwert der Drehzahl für den Fahrer häufig eine geringere Rolle als die Frage, wie hoch die Drehzahl des Motors im Vergleich zur Breite des zur Verfügung stehenden Drehzahlbandes ist. Selbst ohne Ablesen der Ziffern der Skala 28 erhält somit der Fahrer, allein durch die Beachtung der Stellung des Zeigers 27, eine verwertbare Information. Der rote Bereich des Drehzahlenmessers, welcher in Fig. 12 bei„60" (entsprechend 6000 Umdrehungen pro Minute im verbren- nungsmotorischen Betrieb und 9000 Umdrehungen pro Minute im elektromotorischen Betrieb) beginnt, ist in gleicher weise für beide Fahrmodi gültig.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 14 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 dadurch, dass die Skala 28 eine innere Skala 30 und eine äußere Skala 31 umfasst. Hierbei ist die äußere Skala 31 für den verbrennungsmotorischen Fahrmodus und die innere Skala 30 für den elektromotorischen Fahrmodus gültig. In beiden Fällen ist die Zahlenangabe auf der jeweiligen Skala 30, 31 mit dem Faktor 100 zu multiplizieren, um die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute zu erhalten. Ist, wie in Fig. 13 dargestellt, der verbrennungsmotorische Fahrmodus gewählt, so ist die zugehörige äußere Skala 31 hervorgehoben, insbesondere durch Beleuchtung, während die innere Skala 30 optisch zurücktritt und beispielsweise nur schwach oder nicht sichtbar ist. Analoges gilt für den elektromotorischen Fahrmodus (Fig. 14), in welchem die innere Skala 30 optisch hervorgehoben ist.

Ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 14 ist auf im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 15 und 16 die Motordrehzahl direkt (in diesem Fall ohne jeden Faktor) von der Anzeigevorrichtung 26 ablesbar. Der rote Bereich des Drehzahlenmessers auf der Skala 28 ändert sich, je nachdem welcher Fahrmodus gewählt ist. Die höhere Drehzahl des Elektromotors im Vergleich zum Verbrennungsmotor ist auf der einzigen Skala 28 direkt ablesbar. Der rote Bereich des Drehzahlenmessers ist als Skalenbereich 32 bezeichnet.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 17 schließt der Skalenbereich 32 den roten Bereich des Drehzahlenmessers bei verbrennungsmotorischem Betrieb und den roten Bereich bei elektromotorischem Betrieb ein. Der letztgenannten Bereich ist als Unterbereich 33 bezeichnet und im Vergleich zum übrigen Skalenbereich 32, welcher nur für den verbrennungsmotorischen Betrieb gilt, optisch, nämlich durch eine verbreiterte Markierung, hervorgehoben.

Im Diagramm nach Fig. 18 sind verschiedene Drehzahlen n, nämlich die mit n-EM bezeichnete Drehzahl des Elektromotors, die mit n-VM bezeichnete Drehzahl des Ver- brennungsmotors, sowie die auf der Anzeigevorrichtung 26 angezeigte Drehzahl n-A in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Es wird davon ausgegangen, dass das Kraftfahrzeug 7 rein elektrisch anfährt und zu einem späteren Zeitpunkt der Verbrennungsmotor startet, welcher schließlich den alleinigen Antrieb des Kraftfahrzeugs 7 übernimmt. In einem Umschaltbereich UB erfolgt ein Wechsel von einer auf den Elekt- romotor bezogenen Anzeige der Anzeigevorrichtung 26 auf eine auf den Verbrennungsmotor bezogene Anzeige. Sehr niedrige Drehzahlen des Verbrennungsmotors werden auf der Anzeigevorrichtung 26 unterdrückt, so dass das Umschalten zwischen dem elektromotorischen Fahrmodus und dem verbrennungsmotorischen Fahrmodus lediglich als moderater Drehzahlsprung erscheint, wie aus Fig. 18 hervorgeht. Ein vergleichbares Verhalten zeigt die Anzeigevorrichtung 26 auch beim Umschalten vom verbrennungsmotorischen Fahrmodus in den elektromotorischen Fahrmodus.

Die Fig. 19 und 20 zeigen verschiedene Varianten von Schaltempfehlungen SE, die mittels der Anzeigevorrichtung 26 (hier nicht weiter dargestellt) gegeben werden können. Im Fall von Fig. 19 wird dem Fahrer bei der jeweils gefahrenen Geschwindigkeit (10 km/h bis 30 km/h) nicht nur angezeigt, welche Gangwahl bei der jeweiligen Ge- schwindigkeit möglich ist, sondern darüber hinaus auch, welches Restbeschleunigungspotential bei der jeweiligen Gangwahl existiert. Abweichend von der vereinfachten Darstellung nach Fig. 19 ist der Anzeigebalken, auf welchem sich die Schaltempfehlung SE befindet, farblich gestaltet, wobei eine erste Farbe, beispielsweise gelb, das vorhandene Restbeschleunigungspotential anzeigt. Fehlendes Restbeschleuni- gungspotential wird durch eine abweichende Farbe, beispielsweise grün, angezeigt, welche in Fig. 19 durch eine zweite Art der Schraffur ersetzt ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 ist der Anzeigebalken, auf welchem Ziffern für verschiedene Gänge stehen, nicht nur zweifarbig, sondern dreifarbig gestaltet, was in Fig. 20 wiederum durch unterschiedliche Schraffuren kenntlich gemacht ist. Hierbei steht eine erste Art der Markierung (gelb; in Fig. 20 strichpunktiert) für eine normale Fahrweise, eine zweite Art der Markierung (grün; in Fig. 20 gestrichelte Schraffur) für normale Fahrweise und eine dritte Art der Markierung (blau; in Fig. 20 Kreuz- Schraffur) für eine besonders ökologische Fahrweise). Bei einer Geschwindigkeit von 20 km/h hätte der Fahrer beispielsweise die Möglichkeiten, das Fahrzeug im ersten Gang besonders sportlich zu bewegen, im zweiten Gang normal zu fahren oder im dritten Gang besonders ressourcenschonend zu fahren. Bei Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgängen wandern die Ziffern, welche die möglichen Gänge anzeigen, durch den Anzeigebalken. Die Umschaltung zwischen den Gängen 1 , 2 und 3, sowie weiteren Gängen erfolgt durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 7 durch koordinierte Betätigung des Kupplungspedals 10, Gaspedals 8 und Wählelementes 1 1 , unabhängig davon, ob es sich um einen rein verbrennungsmotorischen oder einen elektrisch unterstützten Fahrmodus handelt.

Bezuqszeichenliste

Vorwärtsgang

Kraftfahrzeug

Gaspedal, Fahrpedal

Bremspedal

Kupplungspedal

Wählelement

Mittel konsole

Zusatzschaltelement

Signalverarbeitungsvorrichtung

Vorverarbeitungseinheit

Verknüpfungseinheit

Leistungselektronik

Elektromotor

Sperrmechanismus

Getriebegehäuse

Entsperraktor

Sperrstift

Schaltgabel

Hebelelement

Sperrhebel

Anzeigevorrichtung

Zeiger

Skala

Leuchtanzeige

innere Skala

äußere Skala

Skalenbereich

Unterbereich 1 E erster Gang im elektrischen Fahrmodus

E elektrische Fahrstufe

EA Endanschlag

ED Anzeige: elektromotorischer Betrieb

F Kraft

Ga Gasse

GS Gaspedalstellung

ICE Anzeige: verbrennungsmotorischer Betrieb

KS Kupplungspedalstellung

ML(S) Soll-Motorleistung

MT(S) Soll-Motordrehmoment

n Drehzahl

N Neutralstellung

n-A Drehzahlanzeige

n-EM Drehzahl des Elektromotors

n-VM Drehzahl des Verbrennungsmotors

R Rückwärtsgang

RE elektrischer Rückwärtsgang

SC Schaltschema

SE Schaltempfehlung

SW Schwenkachse

t Zeit

TP Toggelpunkt

UB Umschaltbereich

v Fahrzeuggeschwindigkeit

V Potential

Claims

Patentansprüche

1 . Hybrid-Antriebseinheit, mit mehreren jeweils zur Bedienung sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors (18) vorgesehenen Bedienelementen (8,9,10,1 1 ), umfassend ein Fahrpedal (8), ein Kupplungspedal (10), sowie ein manuell betätigbares, die Einlegung verschiedener Fahrstufen ermöglichendes Wählelement (1 1 ), welches in verschiedenen Fahrmodi in einem zumindest partiell deckungsgleichen Schaltschema (SC) betätigbar ist.

2. Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wählelement (1 1 ) als im Schaltschema (SC)„H" betätigbarer Schalthebel ausgebildet ist.

3. Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich am Wählelement (1 1 ) ein Zusatzschaltelement (13) befindet, welches zur Umschaltung zwischen verschiedenen Fahrmodi zu betätigen ist.

4. Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählelement (1 1 ) ohne zusätzliches Bedienungselement sowohl zur Einlegung verschiedener Fahrstufen als auch zur Umschaltung zwischen verschiedenen Fahrmodi vorgesehen ist.

5. Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählelement (1 1 ) in einer nicht mit einer Schaltrichtung übereinstimmenden Richtung unter Überwindung eines Kraftmaximums zur Umschaltung zwischen verschiedenen Fahrmodi verlagerbar ist.

6. Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Wählelement (1 1 ) zusammenwirkender Sperrmechanismus (19) derart ausgebildet ist, dass die Höhe des Kraftmaximums von der Umschaltrichtung zwischen den Fahrmodi abhängig ist.

Hybrid-Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine den Fahrmodus anzeigende Anzeigevorrichtung (26).

Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (26) einen Zeiger (27) umfasst, welcher in verschiedenen Fahrmodi jeweils eine Motordrehzahl anzeigt.

Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (26) eine für unterschiedliche Fahrmodi gültige Skala (28) umfasst.

Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs, welches mehrere jeweils zur Bedienung sowohl eines Verbrennungsmotors als auch mindestens eines Elektromotors (18) vorgesehene Bedienelemente (8,9,10,1 1 ) umfasst, wobei ein Bedienschema, in welchem Bedienelemente (8,9,10,1 1 ) betätigt werden, in einem elektrischen Fahrmodus einerseits und einem verbrennungsmotorischen Fahrmodus andererseits zumindest partiell deckungsgleich ist und der mindestens eine Elektromotor (18) in einer Weise angesteuert wird, die einen verbrennungsmotorischen Antrieb simuliert, was die Abhängigkeit einer übertragenen Leistung von zumindest einer der beiden Größen Drehzahl und Kupplungspedalstellung (KS) betrifft.