WO2016141933A1 - Hybrid drive unit - Google Patents

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WO2016141933A1
WO2016141933A1 PCT/DE2016/200091 DE2016200091W WO2016141933A1 WO 2016141933 A1 WO2016141933 A1 WO 2016141933A1 DE 2016200091 W DE2016200091 W DE 2016200091W WO 2016141933 A1 WO2016141933 A1 WO 2016141933A1
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WO
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combustion engine
internal combustion
drive unit
switching
hybrid drive
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Application number
PCT/DE2016/200091
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German (de)
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Dominik STRÖHLE
Wolfgang Haas
Stanislav Massini
Martin Vornehm
Lasse Ibert
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive unit, which is particularly suitable for a motor vehicle with manual transmission. Furthermore, the invention relates to a method for operating a hybrid vehicle, that is to say a vehicle which can be driven by an internal combustion engine and by an electric motor.
  • a control device for a vehicle which is driven in a first driving state only by an internal combustion engine and in a second driving state additionally by an electric motor.
  • the switching between the different driving conditions is based on various information, including the accelerator pedal position.
  • the state of charge of a traction battery also plays a role here.
  • DE 10 2013 207 756 A1 discloses a method for operating a hybrid drive, in which an automated clutch is provided for coupling an internal combustion engine with a manual transmission.
  • an automated clutch is provided for coupling an internal combustion engine with a manual transmission.
  • the engine automatically decoupled from the transmission and the vehicle can be driven in a purely electrical mode.
  • Vehicles with hybrid drive are in terms of their operation, in particular as regards the engagement of driving levels, usually comparable with purely internal combustion engine driven vehicles, which have an automatic transmission. From DE 10 2008 042 682 A1, for example, a hybrid vehicle drive system with planetary gear mechanisms is known.
  • DE 10 2007 052 261 A1 discloses a so-called hybrid manual transmission.
  • a selector element is provided with a plurality of arranged in an H-shaped shift pattern shift gates, which a manual change between different gear ratios of the transmission allows.
  • the selection element enables the activation of an electric machine, which is used in the electric driving operation of the hybrid vehicle as the sole traction drive motor.
  • the manually shiftable transmission of the hybrid vehicle is switched to its neutral position during the electric driving operation.
  • To insert a reverse electric gear can be required according to DE 10 2007 052 261 A1, the operation of an additional shift lever
  • the object of the invention is to further develop a hybrid drive system of a motor vehicle relative to the cited prior art in such a way that the operation and the operating behavior signify a particularly low conversion from the point of view of a user of a conventional vehicle powered by an internal combustion engine.
  • the hybrid drive unit operates with a plurality of operating elements, each of these operating elements having an influence both on the operation of the internal combustion engine of the motor vehicle and on the electromotive drive of the motor vehicle.
  • the electromotive drive can in this case comprise either a single electric motor or a plurality of electric motors.
  • the controls include an accelerator pedal - also referred to as accelerator pedal regardless of the type of drive - and a clutch pedal, which - also has a function even with electric drive of the motor vehicle - notwithstanding the mechanical function of the associated clutch in the internal combustion engine powertrain.
  • the motor vehicle is operable in at least two different driving modes, in extreme cases a purely internal combustion engine and a purely electric motor drive. In addition, driving modes with combined electromotive and internal combustion engine drive can be realized.
  • a selection element is available, which otherwise allows the entry of different driving levels.
  • One Schematic in which the selection element is actuated is at least partially congruent in different driving modes.
  • the different driving modes differ here in terms of the proportions of the different drive sources, that is, the electric motor drive on the one hand and the internal combustion engine drive on the other hand, which contribute to the overall performance of the motor vehicle.
  • a transition between a purely internal combustion engine drive and an electrically assisted internal combustion engine drive corresponds to a change between different driving modes.
  • different settings within the same drive type for example variable accelerator pedal characteristics in the case of an internal combustion engine drive, do not mean a change of the driving mode.
  • a user-controlled change between the driving modes is provided.
  • the selection element which is in particular a in the circuit diagram H.
  • operable lever is also to use to switch between different driving modes.
  • the selector element for example, an additional switching element, such as in the form of a key or a sliding ring or a sliding sleeve, are.
  • the selection element as a whole, without the use of an additional control element, not only for the introduction of different driving levels, but also for switching between different driving modes is suitable.
  • a displacement of the selection element in a direction that does not coincide with a shift direction may be provided.
  • the selection element is to be pressed in the form of a gear shift lever, that is, to shift in its longitudinal direction to the hybrid drive unit switch from a first drive mode to a second drive mode.
  • switching direction is understood to mean that direction of movement of the selection element with which a change between different shift lanes is connected. Switching between different drive modes can be triggered, for example, by the selection element in the selection direction (corresponding to the center bar of the letter "H" at
  • Schematic H is brought to a lateral stop.
  • the switching process can be associated with the overcoming of a maximum force during pivoting of the selection element.
  • the maximum force is in this case preferably just before the stop of the selection element, with a noticeable distance is given to the stop.
  • the number of drive stages in the internal combustion engine drive mode is typically greater than the number of drive stages in the purely electric motor operation.
  • the motor vehicle is driven by internal combustion engines via a 5- or 6-stage manual transmission, while an electric motor drive, based on the forward drive, with fixed translation or with only two different translations.
  • an electric motor drive based on the forward drive, with fixed translation or with only two different translations.
  • the switching scheme of the selection element in both cases, that is, in the different driving modes match.
  • the selection element in the form of a gear lever from the neutral position to pivot forward to switch in internal combustion engine drive in the first gear of the gearbox.
  • the selector lever is to be actuated in the electric motor drive mode to switch from the neutral position to the gear stage or to the first of several gear stages.
  • the switching between the different driving modes can be done here in a single operation together with the engagement of the aisle, for example - as already stated - pressed the selector or attached to the selector element additional switching element is actuated before the selector lever for inserting the Ganges or the gear is pivoted.
  • the alternatively provided for this pivoting of the selection element in the direction of selection while overcoming a maximum force requires only a minimal amount of time to change between different driving modes.
  • the electromotive and the combined internal combustion engine / electric motor drive is preferably designed such that it has as far as possible in terms of operation with the Verbrennungsmotori- see operation.
  • This relates in particular to the function of the clutch pedal, which is provided primarily for actuating the arranged in the drive train between the engine and the transmission clutch.
  • the clutch pedal also serves to simulate the function of a mechanical clutch.
  • the desired power of the electric motor speed-dependent determined not only from the accelerator pedal but also from the clutch pedal position. This is preferably done by means of a map which is similar to that of an internal combustion engine driven vehicle with clutch operated by clutch.
  • a torque drop of the electric motor can be provided at a higher speed.
  • the map used in this case can be represented as a 3D diagram, wherein a link to other functions is provided for controlling the hybrid drive unit. Actual operating data of the electric motor can be returned to its control electronics to close a control loop.
  • the clutch is stepped on, for example in order to switch to internal combustion engine operation, the behavior of an internal combustion engine is simulated by reducing the power of the electric motor, in extreme cases down to zero.
  • embodiments are possible in which even when the vehicle is stopped in the electric driving mode, the behavior of a purely internal combustion engine vehicle connected by conventional manual transmission is simulated.
  • the driver has the clutch pedal when he stops the vehicle. This also applies to the electromotive driving mode. If the driver fails to pedal the clutch pedal, this can be indicated by an artificially generated bucking. The jerking can be generated directly by the electric drive of the motor vehicle. Alternatively or additionally, it is possible to acoustically generate comparable signals. In addition, visually corresponding information can be displayed to the driver.
  • the method for operating a motor vehicle equipped with the hybrid drive unit is characterized in that a plurality of operating elements respectively provided for operating both an internal combustion engine and at least one electric motor are operated in operating diagrams which in an electric driving mode on the one hand and an internal combustion engine driving mode on the other hand, at least partially congruent, wherein the electric drive is driven in a manner that simulates an internal combustion engine drive, which relates to the dependence of transmitted in the drive train of the motor vehicle power of at least one of the two variables speed and clutch pedal position.
  • the switch between the different driving modes is triggered by the driver, it is of particular importance to monitor the state of charge of the traction batteries. For example, the driver is automatically given visual and / or audible indications when the charge is low, which prompt for the change to an internal combustion engine mode. As long as the state of charge of the batteries is still sufficient, an electric drive or additional drive can remain permitted, wherein, for example, an accelerator pedal map which is used to drive the electric motor is changed to the effect that only a lower power is called up by the electric motor at a certain accelerator pedal position , The retrieval of the full power of the electric motor preferably remains possible when the accelerator pedal - in the sense of a kickdown - is fully entered.
  • the battery of the vehicle If the traction battery of the vehicle is almost completely discharged, then no more drive support by the electric motor is offered. At the same time, the battery The engine is recharged as quickly as possible by the combustion engine. A corresponding limit of the state of charge of the battery means, for example, only about three starts of the engine are possible. An optional start-stop system is also preferably operated as a function of the battery state of charge.
  • a display unit of the motor vehicle is preferably designed such that the usability is given both in electric motor as well as internal combustion engine and combined drive.
  • the display unit of the equipped with the hybrid drive unit motor vehicle comprises in a preferred embodiment, a speed display, which - depending on driving mode - either the speed of the engine or the speed of the electric motor displays.
  • the speed indicator has only a single pointer. This can either be a pivotable, ie mechanically movable pointer, as in a conventional round instrument, or a pointer representation on a display simulating a round instrument.
  • the position of the pointer can be displayed either on a single scale or on multiple scales. In the case of a single scale, this extends over a speed range which is sufficient both for the internal combustion engine operation and for the electromotive operation.
  • each driving mode in each driving mode the identical, to be read in the same way scale the speed display, the maximum value of the scale after that drive, typically the electric motor drive, directed, in which higher speeds are achievable.
  • a red area of the tachometer can be identified in various ways for the various driving modes in a drive-specific manner. For example, the color representation of numbers and scale marks changes when switching from a first drive mode to another drive mode.
  • the speed indicator will switch as quickly as possible. This also applies in cases where the internal combustion engine drive is electrically assisted.
  • the driver is preferably given a shift recommendation when he has to engage a gear in the course of switching to the combustion engine driving mode.
  • the rotational speed of the internal combustion engine can be adjusted automatically so that it at least approximately matches the driving speed and the gear to be engaged.
  • the change in the internal combustion engine driving mode and the manual engagement of a gear of the gearbox means a readable also on the speed display speed jump compared to the previous, electromotive drive mode.
  • the transition between the display mode relating to the electric drive and the display mode of the speed display relating to the internal combustion engine is preferably smooth.
  • low speeds are suppressed during starting of the internal combustion engine, so that the change between the various drive modes when reading the speed display as a single, short speed jump, comparable to a conventional switching operation in a manual or automatic transmission, readable.
  • the speed indicator does not drop to zero during the switching between the driving modes.
  • the driver can be provided with shift recommendations that provide additional information beyond the display of a specifically recommended gear.
  • One possible additional information is this Residual acceleration potential, which is given at a certain speed in a certain gear.
  • recommendations can be given on environmental and dynamic aspects of gear selection.
  • numerals which designate courses which can be selected at the current vehicle speed are colored in different ways, each color representing a specific characteristic of driving - for example from “sporty” through “normal” to "ecological"
  • the changing vehicle speed and / or surely changing environmental conditions for example the increasing or decreasing slope of the road, will of course change the gear recommendations.
  • This change appears in the shift recommendation, preferably in the form of left or right wandering digits which can be inserted in the current situation
  • the gearshift recommendations can be supplemented by a display that recommends switching from internal combustion engine to electric motor operation.
  • FIG. 1 is a perspective view of components of a manual transmission of a hybrid vehicle
  • FIG. 1 in a representation analogous to FIG. 1, a selection element of a further variant of a manual transmission of a hybrid vehicle, FIG.
  • FIG. 2 is the circuit diagram of the manual circuit of FIG. 2,
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the location dependence of a physical see potential of an actuating element of a manual circuit, Another variant of a circuit diagram of a hybrid vehicle,
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the control of an electric motor in a hybrid vehicle.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a locking mechanism in a manual transmission of a hybrid vehicle in a representation analogous to FIG.
  • a second variant of a shift recommendation display in a manual hybrid vehicle All variants of a hybrid drive system described below relate to a motor vehicle which has both an internal combustion engine and an electric motor drive, wherein the internal combustion engine drive be realized for example by a gasoline engine or a diesel engine and the electric motor drive by a single electric motor or multiple electric motors can.
  • An internal combustion engine driven axle of the motor vehicle, that is hybrid vehicle may be identical to an electric motor driven axle.
  • a first axis of the vehicle is exclusively internal combustion engine and the second axis of the vehicle driven exclusively by an electric motor.
  • the motor vehicle generally designated 7, has a manual transmission whose forward gears are designated 1 to 6.
  • the circuit diagram which, as explained in more detail below, also has a function in the electromotive operation of the motor vehicle 7, is designated by SC.
  • SC electromotive operation of the motor vehicle 7
  • the hybrid drive system of the motor vehicle 7 provides two driving modes, namely an electric driving mode and an internal combustion engine driving mode. Switching between these driving modes is done manually.
  • Fig. 1 shows a greatly simplified interior view of the motor vehicle 7, wherein the circuit diagram SC is indicated by dashed lines and partially labeled. Further, in the interior of the motor vehicle 7 different controls
  • an accelerator pedal 8 also commonly referred to as the accelerator pedal, a brake pedal 9, a clutch pedal 10, and a manually operable selection element 1 1, commonly referred to as a shift lever, the transmission circuit of the motor vehicle 7 recognizable.
  • An additional switching element 13 is placed as a ring around the lever rod of the selector element 1 1 and - as indicated by a double arrow - in the longitudinal direction of the selector element 1 1, the means essentially in the vertical direction, manually displaceable against spring force.
  • Fig. 1 Scheme SC which is available for the operation of the gearbox of the motor vehicle 7 in the internal combustion engine driving mode, is partially usable for the electric driving mode.
  • the neutral position of the dialing elements 1 1 in the electromotive driving mode is identical to the neutral position in the combustion engine driving mode. Starting from this neutral or neutral position can be inserted in the usual way - from the perspective of a driver of a manual vehicle with an internal combustion engine - for example, the first gear.
  • the first forward gear is also in the example sketched in Fig. 1, front left.
  • the circuit diagram SC of the motor vehicle 7 and the designated E electric forward gear can be found.
  • the driver has the choice to use the mechanical forward gear 1 or the electric gear E for starting. As a rule, if the traction battery of the motor vehicle 7 is sufficiently charged, the electrical gear E is recommended.
  • the driver intervenes by pivoting the selector element into the position marked E / 1, as when engaging the first gear in a conventional vehicle.
  • the driver then, as in a conventional, pure combustion engine driven vehicle usual, the clutch pedal 10 to operate together with the accelerator pedal 8, as will be explained in more detail with reference to FIGS 8 and 9.
  • a purely internal combustion engine start-up of the designed according to Figure 1 motor vehicle 7 is for example, in order to protect the battery.
  • the driver can be displayed a corresponding information that prompts for the use of the mechanical forward gear 1.
  • the forward gear 1 is designed as an off-road gear.
  • the internal combustion engine drive mode is to be selected by the driver. In the example according to FIG. 1, this is done by the driver pulling the additional switching element 13 and then pivoting the selection element 11 into the position indicated by E / 1. If, at a later point in time, switching back to the driving mode with electrical starting is required, then the additional switching element 13 is again pressed into its original position.
  • the clutch pedal 10 In the internal combustion engine drive mode when changing between the forward gears 1 to 5 respectively, as usual with manual vehicles, the clutch pedal 10 is actuated. In addition, an operation of the clutch pedal 10 is also provided to change from the electromotive to the internal combustion engine mode or vice versa, as will be explained with reference to Figures 4 to 7 yet. ever According to embodiment of the hybrid drive system and Batteheladeschreib can be provided in the internal combustion engine drive mode, an electrical support, which has a significant share, depending on the driving condition to over 50%, of the drive power of the motor vehicle 7.
  • Figures 2 and 3 relate to an embodiment of a hybrid drive system with respect to FIG. 1 Modified circuit diagram SC. Basically, this is also the known switching scheme H. However, the additional switching element 13 is missing. Instead, it is possible to move the selection element 1 1 by pulling or pushing it in its longitudinal direction, as indicated in FIG. 2 by a double arrow. Both in the electromotive driving mode and in the internal combustion engine driving mode, the electrical gear E or the first forward gear in the circuit diagram SC front left to find. By default, when the battery is sufficiently charged, the electric gear E is selected for starting. To start in exceptional cases in the mechanical first gear, the selector element 1 1 is first to press and then to pivot forward.
  • the position E of the selector element 1 1 is exactly above the position "1" in which the first forward gear is engaged.
  • the driving position "reverse electric” is located in the circuit diagram SC, as shown in Fig. 3, left of the electrical drive E.
  • a additional mechanical reverse gear R can, in analogy to the insertion of the first mechanical forward gear, be inserted by the selector element 1 1 is pressed.
  • the mechanical reverse gear R is below the electrical reverse gear RE, as well as the mechanical forward gear 1 is below the electric drive level E.
  • the shift pattern SC is thus partially congruent in the electric drive mode on the one hand and in the combustion engine drive mode on the other hand.
  • the electric driving gear E is designed while the vehicle is moving and the driving mode is electromotive
  • the behavior of the hybrid drive system depends inter alia on the speed of the motor vehicle 7.
  • the internal combustion engine of the motor vehicle 7 is started immediately when the electric driving step E is designed. This allows a particularly fast switching to the combustion engine driving mode.
  • the speed of the vehicle is less than the said limit speed, the internal combustion engine of the motor vehicle 7 remains inoperative when the electric drive E is designed. This process occurs, for example, when rolling out of the vehicle, such as a red traffic light on. In such a case, the internal combustion engine is only started when a mechanical gear provided for the internal combustion engine drive is engaged.
  • FIGS 4 and 5 illustrate further embodiments of a hybrid drive system with manual switchover between internal combustion engine and electric motor drive mode.
  • the circuit diagram SC comprises, in a manner known per se, a neutral position in which the selection element 1 1 can be pivoted from left to right. 5, in which symbolized also a Federmecha- mechanism is shown, as it is used in the manual transmission of the motor vehicle 7 and acts on the selector element 1, shows the dependence of a potential V (mechanical) of the position of the selector element , Wherein the individual lanes, in which a circuit in the individual gears is possible, with Ga are marked are clearly recognizable end stops EA, at which the potential V increases steeply, which is associated with an extreme increase in the actuating forces.
  • V mechanical
  • a switching point which is also referred to as toggle point TP and switching operations between electric motor and internal combustion engine operation of the motor vehicle 7 allows.
  • the embodiment of FIG. 5 differs from the embodiment of FIG. 4 by the additional sixth gear and the other arrangement of the toggle point TP.
  • the circuit diagram SC for the electromotive driving mode on the one hand and the combustion engine driving mode on the other hand are partially congruent, in particular the position RE of the selection element 1 1 in the electric Driving mode corresponds to the position R in the combustion engine driving mode and the position 1 E corresponds to the position 1.
  • the toggle point TP is at a location of the shift pattern SC which is otherwise unused, thereby preventing inadvertent switching between the electromotive driving mode and the engine driving mode.
  • FIGS. 6 and 7 differs from the designs according to FIGS. 4 and 5, apart from the modified circuit diagram SC, in that the toggle point TP can be perceived as the force maximum over which the selection element 11 is pivotable. The user thus receives an unambiguous feedback as to whether the switching operation between the electromotive and the combustion engine driving mode has taken place.
  • FIG. 7 shows no potential or energy level, but a signed, that is direction-dependent, force F, with which the selection element 1 1 can be pivoted between the streets Ga, as far as the toggle point TP.
  • FIG. 8 shows a characteristic diagram, which is used to control the electromotive drive of the motor vehicle 7.
  • the position of the accelerator pedal 8 as the accelerator pedal position GS
  • the position of the clutch pedal 10 as the accelerator pedal position GS
  • the gas pedal position GS is processed together with the vehicle speed v as a map.
  • a preprocessing unit 15 which contains control functions.
  • the pre-processing unit 15 supplies as output a so-called smoothed G-factor.
  • a so-called K-factor is derived from the clutch pedal position KS, which as an input variable as well as the smoothed G-factor is fed to a linking unit 16.
  • a setpoint engine torque MT (S) of the electric drive of the motor vehicle 7 is derived, wherein the value of the setpoint engine torque MT (S) is fed into a power electronics unit 17 which indicates the electric motor of the motor vehicle 7 controls.
  • the motor vehicle 7 may also have a plurality of electric motors 18 which, for example, each drive an axle or a single wheel of the motor vehicle 7.
  • values detected at the electric motor 18 are fed back to the power electronics 17 in order to close a control loop at this point as well.
  • further data for example, the battery state of charge, incorporated into the power electronics 17.
  • FIGS. 10 and 11 show various embodiments of a locking mechanism designated by 19, which is characterized by a blocking behavior which is dependent on the switching direction.
  • a shift fork 23 which is actuated via the selector element 1 1, pivotable about a pivot axis SW to switch between electromotive and internal combustion engine driving mode.
  • the shift fork 23 cooperates with a Entsperraktor 21, which is mounted in a Getriebege- housing 20 of the gearbox of the motor vehicle 7.
  • the locking mechanism 19 is formed in both cases such that a pivoting of the shift fork 23 toward the electromotive driving mode, in Figs. 10 and 1 1 each indicated by a curved, downwardly directed arrow, not possible or only by overcoming a high resistance is.
  • Figs. 10 and 1 1 each indicated by a curved, downwardly directed arrow
  • a lever element 24 is articulated resiliently, which contacts a blocking pin 22 which can be extended from the unlocking element 21. While the lever member 24 unfolds a blocking effect against the locking pin 22 in the position sketched in FIG. 10, pivoting of the shift fork 23 in the opposite direction, that is to say for internal combustion engine operation, would be possible without great expenditure of force.
  • a basically comparable functionality is given in the embodiment of FIG. 1 1, characterized in that in the Entsperraktor 21, a locking lever 25 is pivotally mounted, which acts directly with the shift fork 23 together. In contrast to the embodiment of FIG. 10, however, the pivoting of the locking lever 25 can be actively changed by the control of the hybrid drive unit.
  • a pivoting of the locking lever 25 and thus also the shift fork 23 is only released when the clutch pedal 10 has entered when switching between internal combustion engine and electromotive operation.
  • the need to switch between a First driving mode in a second driving mode to operate the clutch of the motor vehicle 7, corresponds to the habits of each driver of a manual vehicle and minimizes the likelihood of unintentional switching between the different driving modes.
  • FIGS. 12 to 17 show different variants of a display device of the motor vehicle 7, designated in each case as 26.
  • the display device 26 in each case comprises a speed display, the pointer of which is denoted by 27 and its scale by 28.
  • a light indicator 29 which indicates whether the motor vehicle 7 in the internal combustion engine drive mode
  • ICE Internal Combustion Engine
  • ED Electric Drive
  • the display device 26 has a uniform scale 28, which applies to each driving mode. While the numerals of the scale 28 in the engine driving mode are to be multiplied by a factor of 100 to obtain the number of revolutions per minute, in the electromotive driving mode, the factor 150 is to be used to obtain the accurate speed information. In the operation of the motor vehicle 7, however, the absolute value of the speed for the driver often plays a lesser role than the question of how high the speed of the motor compared to the width of the available speed range. Even without reading the digits of the scale 28 thus receives the driver, solely by observing the position of the pointer 27, a usable information.
  • the red range of the rpm meter which in FIG. 12 starts at "60" (corresponding to 6000 revolutions per minute in internal combustion engine operation and 9000 rpm in electromotive operation), is equally valid for both driving modes.
  • the embodiment according to FIGS. 13 and 14 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 12 in that the scale 28 comprises an inner scale 30 and an outer scale 31.
  • the outside scale 31 is valid for the engine driving mode and the inside scale 30 for the electromotive driving mode.
  • the numerical value on the respective scale is 30, 31 with the Multiply factor 100 to get the speed in revolutions per minute.
  • the internal combustion engine driving mode selected the associated outer scale 31 is highlighted, in particular by illumination, while the inner scale 30 visually recedes and, for example, is only weak or not visible.
  • the electromotive driving mode FIG. 14
  • the inner scale 30 is optically highlighted.
  • the engine speed can be read directly by the display device 26 (in this case without any factor).
  • the red range of the speedometer on the scale 28 changes, depending on which driving mode is selected.
  • the higher speed of the electric motor compared to the internal combustion engine is directly readable on the single scale 28.
  • the red area of the rotary speed meter is designated as scale area 32.
  • the scale region 32 includes the red region of the rotational speed meter in internal combustion engine operation and the red region in electromotive operation.
  • the last-mentioned area is designated as sub-area 33 and, in comparison to the remaining scale area 32, which applies only to internal combustion engine operation, is highlighted optically, namely by a widened marking.
  • FIG. 19 and 20 show different variants of switching recommendations SE, which can be given by means of the display device 26 (not shown here).
  • the driver at the respective driven speed (10 km / h to 30 km / h), the driver not only sees which gear selection is possible at the respective speed, but also what residual acceleration potential at the respective speed Gear selection exists.
  • the display bar on which the switching recommendation SE is located is colored, wherein a first color, for example yellow, indicates the residual acceleration potential present. Lack of residual acceleration potential is indicated by a different color, for example green, which is replaced by a second type of hatching in FIG.
  • the display bar on which digits for different gears are not only bicoloured, but three-color designed, which is again indicated in Fig. 20 by different hatchings.
  • a first type of marking (yellow, dash-dotted lines in FIG. 20) stands for a normal driving style
  • a second type of marking green, dashed hatching in FIG. 20
  • a third type of marking (blue; 20 cross-hatching) for a particularly ecological driving style).
  • the driver would have the opportunity to move the vehicle particularly sportily in first gear, to drive normally in second gear or to drive in a particularly resource-saving manner in third gear.
  • the digits indicating the possible gears travel through the indicator bar.
  • the switching between the gears 1, 2 and 3, and other gears is done by the driver of the motor vehicle 7 by coordinated operation of the clutch pedal 10, accelerator pedal 8 and selector element 1 1, independently whether it is a purely internal combustion engine or an electrically assisted driving mode.

Abstract

A hybrid drive unit of a motor vehicle comprises a plurality of operating elements, each of which is used for operating both an internal combustion engine and an electric motor and which include an accelerator pedal, a clutch pedal and a manually actuated selecting element that allows different gears to be engaged and can be actuated with an at least partially identical shift pattern in different driving modes.

Description

Hybrid-Antriebseinheit  Hybrid drive unit
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. The invention relates to a hybrid drive unit, which is particularly suitable for a motor vehicle with manual transmission. Furthermore, the invention relates to a method for operating a hybrid vehicle, that is to say a vehicle which can be driven by an internal combustion engine and by an electric motor.
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. From WO 2013/077143 A1 a control device for a vehicle is known, which is driven in a first driving state only by an internal combustion engine and in a second driving state additionally by an electric motor. The switching between the different driving conditions is based on various information, including the accelerator pedal position. The state of charge of a traction battery also plays a role here.
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. DE 10 2013 207 756 A1 discloses a method for operating a hybrid drive, in which an automated clutch is provided for coupling an internal combustion engine with a manual transmission. Here, in a gear stage of the gearbox, the engine automatically decoupled from the transmission and the vehicle can be driven in a purely electrical mode.
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. Vehicles with hybrid drive are in terms of their operation, in particular as regards the engagement of driving levels, usually comparable with purely internal combustion engine driven vehicles, which have an automatic transmission. From DE 10 2008 042 682 A1, for example, a hybrid vehicle drive system with planetary gear mechanisms is known.
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 As an alternative approach, DE 10 2007 052 261 A1 discloses a so-called hybrid manual transmission. In this case, a selector element is provided with a plurality of arranged in an H-shaped shift pattern shift gates, which a manual change between different gear ratios of the transmission allows. Furthermore, the selection element enables the activation of an electric machine, which is used in the electric driving operation of the hybrid vehicle as the sole traction drive motor. The manually shiftable transmission of the hybrid vehicle is switched to its neutral position during the electric driving operation. To insert a reverse electric gear can be required according to DE 10 2007 052 261 A1, the operation of an additional shift lever
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. The object of the invention is to further develop a hybrid drive system of a motor vehicle relative to the cited prior art in such a way that the operation and the operating behavior signify a particularly low conversion from the point of view of a user of a conventional vehicle powered by an internal combustion engine.
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. This object is achieved by a hybrid drive unit with the features of claim 1 and by a method for operating a hybrid vehicle according to claim 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. The hybrid drive unit operates with a plurality of operating elements, each of these operating elements having an influence both on the operation of the internal combustion engine of the motor vehicle and on the electromotive drive of the motor vehicle. The electromotive drive can in this case comprise either a single electric motor or a plurality of electric motors. The controls include an accelerator pedal - also referred to as accelerator pedal regardless of the type of drive - and a clutch pedal, which - also has a function even with electric drive of the motor vehicle - notwithstanding the mechanical function of the associated clutch in the internal combustion engine powertrain. The motor vehicle is operable in at least two different driving modes, in extreme cases a purely internal combustion engine and a purely electric motor drive. In addition, driving modes with combined electromotive and internal combustion engine drive can be realized. To switch between different driving modes, a selection element is available, which otherwise allows the entry of different driving levels. One Schematic in which the selection element is actuated, is at least partially congruent in different driving modes. The different driving modes differ here in terms of the proportions of the different drive sources, that is, the electric motor drive on the one hand and the internal combustion engine drive on the other hand, which contribute to the overall performance of the motor vehicle. For example, a transition between a purely internal combustion engine drive and an electrically assisted internal combustion engine drive corresponds to a change between different driving modes. By contrast, different settings within the same drive type, for example variable accelerator pedal characteristics in the case of an internal combustion engine drive, do not mean a change of the driving mode.
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. Due to the at least partially congruent shift pattern in different driving modes, a continuous operating concept is given, which on the one hand enables a particularly simple changeover from a conventional, in particular manually switched vehicle and, on the other hand, during the driving of the vehicle having the hybrid drive unit or only easy to be accomplished Umstelllungen when changing the driving modes requires.
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 In a preferred embodiment, a user-controlled change between the driving modes is provided. Of particular advantage here is the possibility of the selection element, which is in particular a in the circuit diagram 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 operable lever is also to use to switch between different driving modes. For this purpose, the selector element, for example, an additional switching element, such as in the form of a key or a sliding ring or a sliding sleeve, are. Likewise, embodiments are possible in which the selection element as a whole, without the use of an additional control element, not only for the introduction of different driving levels, but also for switching between different driving modes is suitable. In order to switch over between different driving modes, a displacement of the selection element in a direction that does not coincide with a shift direction may be provided. For example, the selection element is to be pressed in the form of a gear shift lever, that is, to shift in its longitudinal direction to the hybrid drive unit switch from a first drive mode to a second drive mode. Likewise, embodiments are feasible in which the selection element is to be shifted in the direction of selection in order to change the driving mode. "Switching direction" is understood to mean that direction of movement of the selection element with which a change between different shift lanes is connected. Switching between different drive modes can be triggered, for example, by the selection element in the selection direction (corresponding to the center bar of the letter "H" at
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. Schematic H) is brought to a lateral stop. In order to give the user - in addition to any acoustic and / or visual displays - a clear feedback about the switchover between different driving modes, the switching process can be associated with the overcoming of a maximum force during pivoting of the selection element. The maximum force is in this case preferably just before the stop of the selection element, with a noticeable distance is given to the stop.
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. The number of drive stages in the internal combustion engine drive mode is typically greater than the number of drive stages in the purely electric motor operation. For example, the motor vehicle is driven by internal combustion engines via a 5- or 6-stage manual transmission, while an electric motor drive, based on the forward drive, with fixed translation or with only two different translations. Despite this limited choice and switching options in electric motor operation compared to internal combustion engine operation agree operating procedures, as far as the switching scheme of the selection element, in both cases, that is, in the different driving modes match. For example, the selection element in the form of a gear lever from the neutral position to pivot forward to switch in internal combustion engine drive in the first gear of the gearbox. In the corresponding manner, the selector lever is to be actuated in the electric motor drive mode to switch from the neutral position to the gear stage or to the first of several gear stages. The switching between the different driving modes can be done here in a single operation together with the engagement of the aisle, for example - as already stated - pressed the selector or attached to the selector element additional switching element is actuated before the selector lever for inserting the Ganges or the gear is pivoted. The alternatively provided for this pivoting of the selection element in the direction of selection while overcoming a maximum force requires only a minimal amount of time to change between different driving modes.
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. Regardless of how the driver of the motor vehicle switches between the different driving modes, the electromotive and the combined internal combustion engine / electric motor drive is preferably designed such that it has as far as possible in terms of operation with the Verbrennungsmotori- see operation. This relates in particular to the function of the clutch pedal, which is provided primarily for actuating the arranged in the drive train between the engine and the transmission clutch. In electric motor operation, the clutch pedal also serves to simulate the function of a mechanical clutch. Thus, for example, when starting and stopping the motor vehicle in the electric drive mode, the desired power of the electric motor speed-dependent determined not only from the accelerator pedal but also from the clutch pedal position. This is preferably done by means of a map which is similar to that of an internal combustion engine driven vehicle with clutch operated by clutch. In particular, in this case a torque drop of the electric motor can be provided at a higher speed. The map used in this case can be represented as a 3D diagram, wherein a link to other functions is provided for controlling the hybrid drive unit. Actual operating data of the electric motor can be returned to its control electronics to close a control loop.
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. If during driving in the electric driving mode the clutch is stepped on, for example in order to switch to internal combustion engine operation, the behavior of an internal combustion engine is simulated by reducing the power of the electric motor, in extreme cases down to zero. Likewise, embodiments are possible in which even when the vehicle is stopped in the electric driving mode, the behavior of a purely internal combustion engine vehicle connected by conventional manual transmission is simulated. During normal operation, the driver has the clutch pedal when he stops the vehicle. This also applies to the electromotive driving mode. If the driver fails to pedal the clutch pedal, this can be indicated by an artificially generated bucking. The jerking can be generated directly by the electric drive of the motor vehicle. Alternatively or additionally, it is possible to acoustically generate comparable signals. In addition, visually corresponding information can be displayed to the driver.
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. The method for operating a motor vehicle equipped with the hybrid drive unit is characterized in that a plurality of operating elements respectively provided for operating both an internal combustion engine and at least one electric motor are operated in operating diagrams which in an electric driving mode on the one hand and an internal combustion engine driving mode on the other hand, at least partially congruent, wherein the electric drive is driven in a manner that simulates an internal combustion engine drive, which relates to the dependence of transmitted in the drive train of the motor vehicle power of at least one of the two variables speed and clutch pedal position.
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. Since the switch between the different driving modes is triggered by the driver, it is of particular importance to monitor the state of charge of the traction batteries. For example, the driver is automatically given visual and / or audible indications when the charge is low, which prompt for the change to an internal combustion engine mode. As long as the state of charge of the batteries is still sufficient, an electric drive or additional drive can remain permitted, wherein, for example, an accelerator pedal map which is used to drive the electric motor is changed to the effect that only a lower power is called up by the electric motor at a certain accelerator pedal position , The retrieval of the full power of the electric motor preferably remains possible when the accelerator pedal - in the sense of a kickdown - is fully entered.
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. If the traction battery of the vehicle is almost completely discharged, then no more drive support by the electric motor is offered. At the same time, the battery The engine is recharged as quickly as possible by the combustion engine. A corresponding limit of the state of charge of the battery means, for example, only about three starts of the engine are possible. An optional start-stop system is also preferably operated as a function of the battery state of charge.
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. Not only the selection element, but also a display unit of the motor vehicle is preferably designed such that the usability is given both in electric motor as well as internal combustion engine and combined drive.
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. The display unit of the equipped with the hybrid drive unit motor vehicle comprises in a preferred embodiment, a speed display, which - depending on driving mode - either the speed of the engine or the speed of the electric motor displays. Preferably, the speed indicator has only a single pointer. This can either be a pivotable, ie mechanically movable pointer, as in a conventional round instrument, or a pointer representation on a display simulating a round instrument. The position of the pointer can be displayed either on a single scale or on multiple scales. In the case of a single scale, this extends over a speed range which is sufficient both for the internal combustion engine operation and for the electromotive operation. As a scale inscription - as usual with tachometers - for example, numbers are used, which are to be multiplied by a certain factor to obtain the speed (in revolutions per minute). The factor may be different for the electromotive operation on the one hand and for internal combustion engine operation on the other hand. Here, in order to meet the habits of the driver, preferably for the internal combustion engine operation, a smooth power of 10, namely the factor 10, 100 or 1000, used as a factor, while for the electromotive operation, another factor, for example one and a half times or twice a power of ten, comes into consideration.
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. As an alternative to using different factors that are valid for reading the speed display in different driving modes, in each driving mode the identical, to be read in the same way scale the speed display, the maximum value of the scale after that drive, typically the electric motor drive, directed, in which higher speeds are achievable. A red area of the tachometer can be identified in various ways for the various driving modes in a drive-specific manner. For example, the color representation of numbers and scale marks changes when switching from a first drive mode to another drive mode.
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. If the combustion engine is started to change from the electric to the combustion engine driving mode, then the speed indicator will switch as quickly as possible. This also applies in cases where the internal combustion engine drive is electrically assisted. When the vehicle is moving, the driver is preferably given a shift recommendation when he has to engage a gear in the course of switching to the combustion engine driving mode. At the same time, the rotational speed of the internal combustion engine can be adjusted automatically so that it at least approximately matches the driving speed and the gear to be engaged. In general, the change in the internal combustion engine driving mode and the manual engagement of a gear of the gearbox means a readable also on the speed display speed jump compared to the previous, electromotive drive mode. The transition between the display mode relating to the electric drive and the display mode of the speed display relating to the internal combustion engine is preferably smooth. In particular, in this case low speeds are suppressed during starting of the internal combustion engine, so that the change between the various drive modes when reading the speed display as a single, short speed jump, comparable to a conventional switching operation in a manual or automatic transmission, readable. In particular, the speed indicator does not drop to zero during the switching between the driving modes.
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. Particularly in the internal combustion engine drive mode, the driver can be provided with shift recommendations that provide additional information beyond the display of a specifically recommended gear. One possible additional information is this Residual acceleration potential, which is given at a certain speed in a certain gear. Likewise, recommendations can be given on environmental and dynamic aspects of gear selection. In an easily comprehensible manner, for example, numerals which designate courses which can be selected at the current vehicle speed are colored in different ways, each color representing a specific characteristic of driving - for example from "sporty" through "normal" to "ecological" Of course, the changing vehicle speed and / or surely changing environmental conditions, for example the increasing or decreasing slope of the road, will of course change the gear recommendations.This change appears in the shift recommendation, preferably in the form of left or right wandering digits which can be inserted in the current situation The gearshift recommendations can be supplemented by a display that recommends switching from internal combustion engine to electric motor operation.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand In the following, several embodiments of the invention will be described
Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: Drawing explained in more detail. Herein show:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung Komponenten einer Handschaltung eines Hybridfahrzeugs, 1 is a perspective view of components of a manual transmission of a hybrid vehicle,
Fig. 2 in einer Darstellung analog Fig. 1 ein Wählelement einer weiteren Variante einer Handschaltung eines Hybridfahrzeugs, 1 in a representation analogous to FIG. 1, a selection element of a further variant of a manual transmission of a hybrid vehicle, FIG.
Fig. 3 das Schaltschema der Handschaltung nach Fig. 2, 3 is the circuit diagram of the manual circuit of FIG. 2,
Fig. 4 ein alternatives Schaltschema eines Hybridfahrzeugs, 4 shows an alternative circuit diagram of a hybrid vehicle,
Fig. 5 in einem schematischen Diagramm die Ortsabhängigkeit eines physikali- sehen Potentials eines Betätigungselementes einer Handschaltung, eine weitere Variante eines Schaltschemas eines Hybridfahrzeugs, 5 is a schematic diagram of the location dependence of a physical see potential of an actuating element of a manual circuit, Another variant of a circuit diagram of a hybrid vehicle,
in einem Diagramm einen zum Schaltschema nach Fig. 6 gehörendem Kraftverlauf, in a diagram a belonging to the circuit diagram of FIG. 6 force curve,
ein Kennfeld einer Hybridantriebseinheit, welches die Abhängigkeit einer Soll-Elektromotorleistung von Gaspedalstellung und Kupplungspedalstellung zeigt, a characteristic diagram of a hybrid drive unit, which shows the dependence of a desired electric motor power of accelerator pedal position and clutch pedal position,
ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ansteuerung eines Elektromotors in einem Hybridfahrzeug, FIG. 2 is a diagram illustrating the control of an electric motor in a hybrid vehicle. FIG.
einen Sperrmechanismus in einer Schaltung eines Hybridfahrzeugs, a locking mechanism in a circuit of a hybrid vehicle,
in einer Darstellung analog Fig. 10 eine weitere Ausgestaltung eines Sperrmechanismus in einem Schaltgetriebe eines Hybridfahrzeugs, 10 shows a further embodiment of a locking mechanism in a manual transmission of a hybrid vehicle in a representation analogous to FIG.
verschiedene Varianten einer Drehzahlanzeige in einem Hybridfahrzeug, various variants of a speed display in a hybrid vehicle,
in einem Diagramm verschiedene reale sowie einen angezeigten Drehzahlverlauf in einem Hybridfahrzeug, in a diagram different real and a displayed speed curve in a hybrid vehicle,
eine erste Variante einer Schaltempfehlungsanzeige in einem handgeschalteten Hybridfahrzeug, A first variant of a shift recommendation display in a manual hybrid vehicle,
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. a second variant of a shift recommendation display in a manual hybrid vehicle. All variants of a hybrid drive system described below relate to a motor vehicle which has both an internal combustion engine and an electric motor drive, wherein the internal combustion engine drive be realized for example by a gasoline engine or a diesel engine and the electric motor drive by a single electric motor or multiple electric motors can. An internal combustion engine driven axle of the motor vehicle, that is hybrid vehicle, may be identical to an electric motor driven axle. Alternatively, a first axis of the vehicle is exclusively internal combustion engine and the second axis of the vehicle driven exclusively by an electric motor. In all cases, the motor vehicle, generally designated 7, has a manual transmission whose forward gears are designated 1 to 6. The circuit diagram, which, as explained in more detail below, also has a function in the electromotive operation of the motor vehicle 7, is designated by SC. In the simplest case, the hybrid drive system of the motor vehicle 7 provides two driving modes, namely an electric driving mode and an internal combustion engine driving mode. Switching between these driving modes is done manually.
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 Fig. 1 shows a greatly simplified interior view of the motor vehicle 7, wherein the circuit diagram SC is indicated by dashed lines and partially labeled. Further, in the interior of the motor vehicle 7 different controls
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. 8,9,10,1 1, namely an accelerator pedal 8, also commonly referred to as the accelerator pedal, a brake pedal 9, a clutch pedal 10, and a manually operable selection element 1 1, commonly referred to as a shift lever, the transmission circuit of the motor vehicle 7 recognizable. An additional switching element 13 is placed as a ring around the lever rod of the selector element 1 1 and - as indicated by a double arrow - in the longitudinal direction of the selector element 1 1, the means essentially in the vertical direction, manually displaceable against spring force. The sketched in Fig. 1 Scheme SC, which is available for the operation of the gearbox of the motor vehicle 7 in the internal combustion engine driving mode, is partially usable for the electric driving mode. The neutral position of the dialing elements 1 1 in the electromotive driving mode is identical to the neutral position in the combustion engine driving mode. Starting from this neutral or neutral position can be inserted in the usual way - from the perspective of a driver of a manual vehicle with an internal combustion engine - for example, the first gear. According to the common shift diagram H, the first forward gear is also in the example sketched in Fig. 1, front left. In the same place in the circuit diagram SC of the motor vehicle 7 and the designated E electric forward gear can be found. The driver has the choice to use the mechanical forward gear 1 or the electric gear E for starting. As a rule, if the traction battery of the motor vehicle 7 is sufficiently charged, the electrical gear E is recommended. The driver intervenes by pivoting the selector element into the position marked E / 1, as when engaging the first gear in a conventional vehicle. For starting itself, the driver then, as in a conventional, pure combustion engine driven vehicle usual, the clutch pedal 10 to operate together with the accelerator pedal 8, as will be explained in more detail with reference to FIGS 8 and 9.
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. A purely internal combustion engine start-up of the designed according to Figure 1 motor vehicle 7 is for example, in order to protect the battery. In such a case, the driver can be displayed a corresponding information that prompts for the use of the mechanical forward gear 1. Likewise, embodiments are possible in which the forward gear 1 is designed as an off-road gear. In any case, the internal combustion engine drive mode is to be selected by the driver. In the example according to FIG. 1, this is done by the driver pulling the additional switching element 13 and then pivoting the selection element 11 into the position indicated by E / 1. If, at a later point in time, switching back to the driving mode with electrical starting is required, then the additional switching element 13 is again pressed into its original position. In the internal combustion engine drive mode when changing between the forward gears 1 to 5 respectively, as usual with manual vehicles, the clutch pedal 10 is actuated. In addition, an operation of the clutch pedal 10 is also provided to change from the electromotive to the internal combustion engine mode or vice versa, as will be explained with reference to Figures 4 to 7 yet. ever According to embodiment of the hybrid drive system and Batteheladezustand can be provided in the internal combustion engine drive mode, an electrical support, which has a significant share, depending on the driving condition to over 50%, of the drive power of the motor vehicle 7.
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. Figures 2 and 3 relate to an embodiment of a hybrid drive system with respect to FIG. 1 Modified circuit diagram SC. Basically, this is also the known switching scheme H. However, the additional switching element 13 is missing. Instead, it is possible to move the selection element 1 1 by pulling or pushing it in its longitudinal direction, as indicated in FIG. 2 by a double arrow. Both in the electromotive driving mode and in the internal combustion engine driving mode, the electrical gear E or the first forward gear in the circuit diagram SC front left to find. By default, when the battery is sufficiently charged, the electric gear E is selected for starting. To start in exceptional cases in the mechanical first gear, the selector element 1 1 is first to press and then to pivot forward. Viewing vertically from above onto the selector element 1 1, the position E of the selector element 1 1 is exactly above the position "1" in which the first forward gear is engaged. The same applies to the possible positions of the selector element 1 shown in FIG 1 when reversing the motor vehicle 7: Like when starting in the forward direction, the electric driving mode is also selected by default when reversing.The driving position "reverse electric" is located in the circuit diagram SC, as shown in Fig. 3, left of the electrical drive E. A additional mechanical reverse gear R can, in analogy to the insertion of the first mechanical forward gear, be inserted by the selector element 1 1 is pressed. In the circuit diagram SC, the mechanical reverse gear R is below the electrical reverse gear RE, as well as the mechanical forward gear 1 is below the electric drive level E. The shift pattern SC is thus partially congruent in the electric drive mode on the one hand and in the combustion engine drive mode on the other hand. If, in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 3, the electric driving gear E is designed while the vehicle is moving and the driving mode is electromotive, then the behavior of the hybrid drive system depends inter alia on the speed of the motor vehicle 7. At speeds above a limit speed of, for example, 10 km / h, the internal combustion engine of the motor vehicle 7 is started immediately when the electric driving step E is designed. This allows a particularly fast switching to the combustion engine driving mode. On the other hand, if the speed of the vehicle is less than the said limit speed, the internal combustion engine of the motor vehicle 7 remains inoperative when the electric drive E is designed. This process occurs, for example, when rolling out of the vehicle, such as a red traffic light on. In such a case, the internal combustion engine is only started when a mechanical gear provided for the internal combustion engine drive is engaged.
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. Figures 4 and 5 illustrate further embodiments of a hybrid drive system with manual switchover between internal combustion engine and electric motor drive mode. The circuit diagram SC comprises, in a manner known per se, a neutral position in which the selection element 1 1 can be pivoted from left to right. 5, in which symbolized also a Federmecha- mechanism is shown, as it is used in the manual transmission of the motor vehicle 7 and acts on the selector element 1, shows the dependence of a potential V (mechanical) of the position of the selector element , Wherein the individual lanes, in which a circuit in the individual gears is possible, with Ga are marked are clearly recognizable end stops EA, at which the potential V increases steeply, which is associated with an extreme increase in the actuating forces. At one of these end stops EA or at both end stops EA is in the circuit diagram SC, a switching point, which is also referred to as toggle point TP and switching operations between electric motor and internal combustion engine operation of the motor vehicle 7 allows. The embodiment of FIG. 5 differs from the embodiment of FIG. 4 by the additional sixth gear and the other arrangement of the toggle point TP. As in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 3, in the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, the circuit diagram SC for the electromotive driving mode on the one hand and the combustion engine driving mode on the other hand are partially congruent, in particular the position RE of the selection element 1 1 in the electric Driving mode corresponds to the position R in the combustion engine driving mode and the position 1 E corresponds to the position 1. The toggle point TP is at a location of the shift pattern SC which is otherwise unused, thereby preventing inadvertent switching between the electromotive driving mode and the engine driving mode.
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. The exemplary embodiment according to FIGS. 6 and 7 differs from the designs according to FIGS. 4 and 5, apart from the modified circuit diagram SC, in that the toggle point TP can be perceived as the force maximum over which the selection element 11 is pivotable. The user thus receives an unambiguous feedback as to whether the switching operation between the electromotive and the combustion engine driving mode has taken place. In contrast to FIG. 5, FIG. 7 shows no potential or energy level, but a signed, that is direction-dependent, force F, with which the selection element 1 1 can be pivoted between the streets Ga, as far as the toggle point TP. The force F can also be expressed as a derivative of the location-dependent potential V (see Fig. 5): F = dV / dx, the location x in the present case being measured along the axis designated by the switching paths Ga.
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 FIG. 8 shows a characteristic diagram, which is used to control the electromotive drive of the motor vehicle 7. Here, the position of the accelerator pedal 8 as the accelerator pedal position GS, the position of the clutch pedal 10 as
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. Kuppungspedalstellung KS, and the target engine power of the electric motor of the motor vehicle 7 denoted by ML (S). The closing of the clutch of the motor vehicle 7 corresponds to a change in the clutch pedal position KS from 0 (clutch pedal 10 kicked) to 100% (foot taken from the clutch pedal 10). Even in the purely electric driving mode affects, as shown in Fig. 8, the position of the clutch pedal 10 on the control of the electric motor drive. this is also valid when, by the operation of the clutch pedal 10 actually no mechanical clutch is actuated. Rather, a behavior of the electromotive drive is simulated by the simplified in Fig. 8 shown map, which is similar to the behavior of an internal combustion engine drive. The driver of the motor vehicle 7 can thus operate all electrical controls 8,9,10,1 1 in electrical starting in a way that is familiar to him from driving internal combustion engine driven vehicles ago. This also applies when the motor vehicle 7 is driven in a mode that combines the internal combustion engine drive with electric motor drive. Also, the behavior of the electric motor of the motor vehicle 7 in the engaged state, that is at clutch pedal position KS = 100%, has a characteristic that has similarities with conventional internal combustion engines. In particular, the torque of the electric motor can be reduced to high speeds. Incidentally, an electromotive assistance in certain driving conditions can be limited in time. For example, during acceleration processes, additional electric power is fed into the drive train of the motor vehicle 7 in the sense of a boost function, with the electrical support decaying again over time. Characteristics of the electrical assistance can be adjustable in the motor vehicle 7 by the driver. This also applies to the electrical support of the starting process in otherwise Verbrennungsmotori- see operation.
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. Features of the control of the electric motor drive of the motor vehicle 7 on the basis of the accelerator pedal position GS and the clutch pedal position KS are also apparent from FIG. 9. Accordingly, the gas pedal position GS is processed together with the vehicle speed v as a map. Optionally, as shown in FIG. 9, this is followed by a preprocessing unit 15, which contains control functions. The pre-processing unit 15 supplies as output a so-called smoothed G-factor. At the same time, a so-called K-factor is derived from the clutch pedal position KS, which as an input variable as well as the smoothed G-factor is fed to a linking unit 16. From this, a setpoint engine torque MT (S) of the electric drive of the motor vehicle 7 is derived, wherein the value of the setpoint engine torque MT (S) is fed into a power electronics unit 17 which indicates the electric motor of the motor vehicle 7 controls. Instead of a single electric motor 18, the motor vehicle 7 may also have a plurality of electric motors 18 which, for example, each drive an axle or a single wheel of the motor vehicle 7. Optionally, as shown in FIG. 9 by a dashed line, values detected at the electric motor 18 are fed back to the power electronics 17 in order to close a control loop at this point as well. In a manner not shown, further data, for example, the battery state of charge, incorporated into the power electronics 17.
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. FIGS. 10 and 11 show various embodiments of a locking mechanism designated by 19, which is characterized by a blocking behavior which is dependent on the switching direction. Here, a shift fork 23, which is actuated via the selector element 1 1, pivotable about a pivot axis SW to switch between electromotive and internal combustion engine driving mode. The shift fork 23 cooperates with a Entsperraktor 21, which is mounted in a Getriebege- housing 20 of the gearbox of the motor vehicle 7. The locking mechanism 19 is formed in both cases such that a pivoting of the shift fork 23 toward the electromotive driving mode, in Figs. 10 and 1 1 each indicated by a curved, downwardly directed arrow, not possible or only by overcoming a high resistance is. For this purpose, in the example of FIG. 10 at the end of the shift fork 23, a lever element 24 is articulated resiliently, which contacts a blocking pin 22 which can be extended from the unlocking element 21. While the lever member 24 unfolds a blocking effect against the locking pin 22 in the position sketched in FIG. 10, pivoting of the shift fork 23 in the opposite direction, that is to say for internal combustion engine operation, would be possible without great expenditure of force. A basically comparable functionality is given in the embodiment of FIG. 1 1, characterized in that in the Entsperraktor 21, a locking lever 25 is pivotally mounted, which acts directly with the shift fork 23 together. In contrast to the embodiment of FIG. 10, however, the pivoting of the locking lever 25 can be actively changed by the control of the hybrid drive unit. For example, a pivoting of the locking lever 25 and thus also the shift fork 23 is only released when the clutch pedal 10 has entered when switching between internal combustion engine and electromotive operation. The need to switch between a First driving mode in a second driving mode to operate the clutch of the motor vehicle 7, corresponds to the habits of each driver of a manual vehicle and minimizes the likelihood of unintentional switching between the different driving modes.
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 AntriebsmodusFIGS. 12 to 17 show different variants of a display device of the motor vehicle 7, designated in each case as 26. The display device 26 in each case comprises a speed display, the pointer of which is denoted by 27 and its scale by 28. In addition, in the display device 26 to find a light indicator 29, which indicates whether the motor vehicle 7 in the internal combustion engine drive mode
(ICE = Internal Combustion Engine) oder im elektromotorischen Antriebsmodus (ED = Electric Drive) befindet. (ICE = Internal Combustion Engine) or in the electric motor drive mode (ED = Electric Drive) is located.
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. In the example of FIG. 12, the display device 26 has a uniform scale 28, which applies to each driving mode. While the numerals of the scale 28 in the engine driving mode are to be multiplied by a factor of 100 to obtain the number of revolutions per minute, in the electromotive driving mode, the factor 150 is to be used to obtain the accurate speed information. In the operation of the motor vehicle 7, however, the absolute value of the speed for the driver often plays a lesser role than the question of how high the speed of the motor compared to the width of the available speed range. Even without reading the digits of the scale 28 thus receives the driver, solely by observing the position of the pointer 27, a usable information. The red range of the rpm meter, which in FIG. 12 starts at "60" (corresponding to 6000 revolutions per minute in internal combustion engine operation and 9000 rpm in electromotive operation), is equally valid for both driving modes.
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. The embodiment according to FIGS. 13 and 14 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 12 in that the scale 28 comprises an inner scale 30 and an outer scale 31. Here, the outside scale 31 is valid for the engine driving mode and the inside scale 30 for the electromotive driving mode. In both cases, the numerical value on the respective scale is 30, 31 with the Multiply factor 100 to get the speed in revolutions per minute. Is, as shown in Fig. 13, the internal combustion engine driving mode selected, the associated outer scale 31 is highlighted, in particular by illumination, while the inner scale 30 visually recedes and, for example, is only weak or not visible. The same applies to the electromotive driving mode (FIG. 14), in which the inner scale 30 is optically highlighted.
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. As in the exemplary embodiment according to FIGS. 13 and 14, in the exemplary embodiment according to FIGS. 15 and 16 the engine speed can be read directly by the display device 26 (in this case without any factor). The red range of the speedometer on the scale 28 changes, depending on which driving mode is selected. The higher speed of the electric motor compared to the internal combustion engine is directly readable on the single scale 28. The red area of the rotary speed meter is designated as scale area 32.
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. In the embodiment according to FIG. 17, the scale region 32 includes the red region of the rotational speed meter in internal combustion engine operation and the red region in electromotive operation. The last-mentioned area is designated as sub-area 33 and, in comparison to the remaining scale area 32, which applies only to internal combustion engine operation, is highlighted optically, namely by a widened marking.
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. In the diagram according to FIG. 18, different rotational speeds n, namely the rotational speed of the electric motor denoted by n-EM, the rotational speed of the internal combustion engine denoted by n-VM, as well as the rotational speed nA indicated on the display device 26 are shown as a function of the time t , It is assumed that the motor vehicle 7 starts purely electrically and starts the internal combustion engine at a later time, which finally takes over the sole drive of the motor vehicle 7. In a switching region UB, a change takes place from a display of the display device 26 relating to the electric motor to a display relating to the internal combustion engine. Very low speeds of the internal combustion engine are suppressed on the display device 26, so that the switching between the electromotive driving mode and the internal combustion engine driving mode appears only as a moderate speed jump, as shown in FIG. A similar behavior shows the display device 26 also when switching from internal combustion engine driving mode in the electromotive driving mode.
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. 19 and 20 show different variants of switching recommendations SE, which can be given by means of the display device 26 (not shown here). In the case of FIG. 19, at the respective driven speed (10 km / h to 30 km / h), the driver not only sees which gear selection is possible at the respective speed, but also what residual acceleration potential at the respective speed Gear selection exists. Notwithstanding the simplified illustration of FIG. 19, the display bar on which the switching recommendation SE is located is colored, wherein a first color, for example yellow, indicates the residual acceleration potential present. Lack of residual acceleration potential is indicated by a different color, for example green, which is replaced by a second type of hatching in FIG.
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. In the embodiment of FIG. 20, the display bar, on which digits for different gears are not only bicoloured, but three-color designed, which is again indicated in Fig. 20 by different hatchings. Here, a first type of marking (yellow, dash-dotted lines in FIG. 20) stands for a normal driving style, a second type of marking (green, dashed hatching in FIG. 20) for normal driving and a third type of marking (blue; 20 cross-hatching) for a particularly ecological driving style). At a speed of 20 km / h, for example, the driver would have the opportunity to move the vehicle particularly sportily in first gear, to drive normally in second gear or to drive in a particularly resource-saving manner in third gear. During acceleration or deceleration operations, the digits indicating the possible gears travel through the indicator bar. The switching between the gears 1, 2 and 3, and other gears is done by the driver of the motor vehicle 7 by coordinated operation of the clutch pedal 10, accelerator pedal 8 and selector element 1 1, independently whether it is a purely internal combustion engine or an electrically assisted driving mode.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
Vorwärtsgang forward gear
Kraftfahrzeug motor vehicle
Gaspedal, Fahrpedal Accelerator, accelerator pedal
Bremspedal brake pedal
Kupplungspedal clutch pedal
Wählelement selector element
Mittel konsole Central console
Zusatzschaltelement Additional switching element
Signalverarbeitungsvorrichtung Signal processing device
Vorverarbeitungseinheit preprocessing
Verknüpfungseinheit linking unit
Leistungselektronik power electronics
Elektromotor electric motor
Sperrmechanismus locking mechanism
Getriebegehäuse gearbox
Entsperraktor Entsperraktor
Sperrstift locking pin
Schaltgabel shift fork
Hebelelement lever member
Sperrhebel locking lever
Anzeigevorrichtung display device
Zeiger pointer
Skala scale
Leuchtanzeige light display
innere Skala inner scale
äußere Skala outer scale
Skalenbereich scale range
Unterbereich 1 E erster Gang im elektrischen Fahrmodussubfield 1 E first gear in electric driving mode
E elektrische Fahrstufe E electric gear
EA Endanschlag  EA end stop
ED Anzeige: elektromotorischer Betrieb ED display: electromotive operation
F Kraft F force
Ga Gasse  Ga alley
GS Gaspedalstellung  GS accelerator pedal position
ICE Anzeige: verbrennungsmotorischer Betrieb ICE display: internal combustion engine operation
KS Kupplungspedalstellung KS clutch pedal position
ML(S) Soll-Motorleistung  ML (S) target engine power
MT(S) Soll-Motordrehmoment  MT (S) target engine torque
n Drehzahl n speed
N Neutralstellung  N neutral position
n-A Drehzahlanzeige n-A speed display
n-EM Drehzahl des Elektromotors n-EM speed of the electric motor
n-VM Drehzahl des Verbrennungsmotorsn-VM speed of the internal combustion engine
R Rückwärtsgang R reverse gear
RE elektrischer Rückwärtsgang  RE electrical reverse
SC Schaltschema  SC circuit diagram
SE Schaltempfehlung  SE switching recommendation
SW Schwenkachse  SW swivel axis
t Zeit t time
TP Toggelpunkt  TP toggle point
UB Umschaltbereich  UB switching range
v Fahrzeuggeschwindigkeit v Vehicle speed
V Potential  V potential

Claims

Patentansprüche claims
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. 1 . Hybrid drive unit, comprising a plurality of operating elements (8, 9, 10, 1), each intended to operate both an internal combustion engine and an electric motor (18), comprising an accelerator pedal (8), a clutch pedal (10), and a manually operable, the insertion of different speed levels enabling selector element (1 1), which in different driving modes in an at least partially congruent switching scheme (SC) can be actuated.
2. Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wählelement (1 1 ) als im Schaltschema (SC)„H" betätigbarer Schalthebel ausgebildet ist. 2. Hybrid drive unit according to claim 1, characterized in that the selection element (1 1) as in the circuit diagram (SC) "H" operable shift lever is formed.
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. 3. Hybrid drive unit according to claim 1 or 2, characterized in that the selector element (1 1) is an additional switching element (13), which is to be operated for switching between different driving modes.
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. 4. Hybrid drive unit according to claim 1 or 2, characterized in that the selection element (1 1) is provided without additional operating element both for the introduction of different driving levels and for switching between different driving modes.
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. 5. Hybrid drive unit according to claim 4, characterized in that the selection element (1 1) is displaceable in a direction not coincident with a switching direction while overcoming a maximum force for switching between different driving modes.
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. 6. hybrid drive unit according to claim 5, characterized in that a with the selection element (1 1) cooperating locking mechanism (19) is designed such that the height of the maximum force of the switching direction is dependent on the driving modes.
Hybrid-Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine den Fahrmodus anzeigende Anzeigevorrichtung (26). Hybrid drive unit according to one of claims 1 to 6, characterized by a driving mode indicating display device (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 drive unit according to claim 7, characterized in that the display device (26) comprises a pointer (27), which in each case indicates an engine speed in different driving modes.
Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (26) eine für unterschiedliche Fahrmodi gültige Skala (28) umfasst. Hybrid drive unit according to claim 8, characterized in that the display device (26) comprises a valid for different driving modes scale (28).
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. Method for operating a hybrid vehicle, which comprises a plurality of operating elements (8, 9, 10, 1) each provided for operating both an internal combustion engine and at least one electric motor (18), wherein an operating scheme in which operating elements (8, 9, 10, 1 1) are actuated, in an electric driving mode on the one hand and an internal combustion engine driving mode on the other hand at least partially congruent and the at least one electric motor (18) is driven in a manner that simulates an internal combustion engine drive, which is the dependence of a transmitted power of at least one of both speed and clutch pedal position (KS) concerns.
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