DE102006001272A1

DE102006001272A1 - Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb sowie Verfahren und Mittel zum Betreiben des Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102006001272A1
Application number: DE102006001272A
Authority: DE
Inventors: Mathias Deiml; Wei-Lung Lee; Florian Gutknecht-Stöhr; Martin Rampeltshammer; Matthias Töns
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2026-01-11
Also published as: WO2007080034A1; DE102006001272B4

Abstract

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

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs und Mittel zum Betreiben des Antriebsstrangs, insbesondere eine Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge sind wegen ihrer hohen Effizienz und der relativ geringen Emissionen beim Betrieb interessant.

Bei so genannten Vollhybrid-Antrieben sind in einem Antriebsstrang, unter dem im Folgenden allgemein wenigstens die Antriebsquellen und die mit den Antriebsquellen mechanisch zum Antrieb verbundenen Elemente bis zu einem Getriebe verstanden wird, eine Brennkraftmaschine und wenigstens ein Elektromotor als Antriebsquellen vorgesehen, die beide geeignet sind, ein Kraftfahrzeug jeweils allein und in Kombination miteinander zu bewegen.

Aus EP 1564 055 A2 ist ein Antriebsstrang für einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, der eine Brennkraftmaschine, einen Elektromotor, ein wandlerloses, permanent mit dem Elektromotor verbundenes Getriebe, eine Kupplung mit variabler Drehmomentkapazität zur wahlweisen Kopplung der Brennkraftmaschine mit dem Elektromotor und dem Getriebe und eine Steuerung zur Steuerung des Kuppelzustands der Kupplung und des von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments beim Anfahren umfasst. Beim Betrieb wird in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen einem Drehzahl-Sollwert der Getriebeeingangswelle und dem Drehzahl-Istwert die Drehmomentkapazität der Kupplung eingestellt, so dass die Brennkraftmaschine zusätzliches Drehmoment an die Getriebeeingangswelle liefert.

Dieser Antriebsstrang hat jedoch den Nachteil, dass als Kupplung eine Anfahrkupplung verwendet werden muss, die verschleißanfällig ist und Platz beansprucht. Darüber hinaus kann in einem Betriebszustand, in dem die Brennkraftmaschine zwar eine Betriebstemperatur für den Betrieb im stationären Zustand hat, aber steht, und nur der Elektromotor arbeitet, das Starten der Brennkraftmaschine mittels des Elektromotors durch Schließen der Kupplung zu einem merklichen Drehmoment- oder Drehzahleinbruch führen, der für Insassen eines durch diesen Antriebsstrang angetriebenen Fahrzeugs unkomfortabel ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb und ein Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs zu schaffen, der bzw. das ein Anlassen der Brennkraftmaschine im betriebswarmem Zustand während des Betriebs des Elektromotors ohne einen deutlichen Drehmoment- oder Drehzahleinbruch erlaubt, sowie Mittel zum Betrieb des Antriebsstrangs bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug, der umfasst: eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle, einen Hauptelektromotor, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erzeugbar ist, eine Kupplung, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise mit dem Hauptelektromotor verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor gekoppeltes Getriebe, und einen Zusatzelektromotor, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine gestartet werden kann.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang verfügt also als Drehmomentquellen zum einen über die Brennkraftmaschine, die eine Brennkraftmaschine eines beliebigen Typs bzw. ein Verbren nungsmotor sein kann. Beispielsweise kann es sich um Otto-, Wankel- oder Dieselmotoren handeln. Es können auch zum Beispiel mit Turbolader oder Kompressor ausgestattete Motoren verwendet werden. Weiter können beispielsweise Verbrennungsmotoren mit Saugrohreinspritzung oder Direkteinspritzung verwendet werden. Für die Steuerung bzw. den Betrieb der Brennkraftmaschine kann ein Steuergerät, das auch als Betriebseinrichtung für die Brennkraftmaschine aufgefasst werden kann, vorgesehen sein, das insbesondere in konventioneller Weise die Brennkraftmaschine steuert.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang verfügt weiter über den Hauptelektromotor, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung erzeugbar ist. Die Leistung ist so gewählt, dass sie, gegebenenfalls nach Umsetzung des abgegebenen Drehmoments durch das Getriebe, zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand ausreicht. Vorzugsweise kann der Hauptelektromotor eine Leistung von mehr als 15 kW aufweisen. Weiterhin kann es sich vorzugsweise um einen elektrischen Motor handeln, der mit Hochspannung betrieben wird, unter der im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Spannung größer als 60V verstanden wird.

Der Hauptelektromotor, genauer dessen rotierende Welle, ist mit dem Getriebe, genauer dessen Eingangswelle, mechanisch zur Übertragung von Drehmomenten verbunden, so dass nach dem Getriebe je nach Wahl der Übersetzung ein entsprechendes Drehmoment zur Verfügung stehen kann.

Eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Kurbelwelle, ist mit dem Hauptelektromotor, genauer dessen rotierender Welle, über die Kupplung gekoppelt, mittels derer die Abtriebswelle mit dem Hauptelektromotor wahlweise zur Übertragung von Drehmomenten verbindbar ist. Die Kupplung kann dabei insbesondere auch eine beispielsweise elektrische oder hydraulische Betriebs- bzw. Betätigungseinrichtung umfassen, mittels derer durch Zuführung geeigneter, vorzugsweise elekt rischer Kupplungssteuersignale die Kupplung ein- oder ausgekuppelt werden kann. Vorzugsweise ist die rotierende Welle, d.h. die Abtriebswelle, des Hauptelektromotors an einem Ende mit der Kupplung und an dem anderen Ende mit dem Getriebe verbunden, so dass sich eine lineare Anordnung ergibt. Bei eingekoppelter bzw. eingerückter Kupplung können sich so die Drehmomente der Brennkraftmaschine und des Hauptelektromotors summieren, so dass insofern ein Parallelhybrid-Antrieb verwirklicht werden kann, bei dem, je nach Zustand der Kupplung, die Brennkraftmaschine, der Hauptelektromotor oder beide das notwendige Drehmoment bereitstellen.

Der Hauptelektromotor ist weiter in Abhängigkeit von der verwendeten Brennkraftmaschine so ausgelegt, dass er zum Anlassen der Brennkraftmaschine auch in kaltem Zustand, d.h. bei einer Temperatur unterhalb der Mindesttemperatur geeignet ist, wozu die Kupplung eingekuppelt sein muss.

Wenn die Brennkraftmaschine in einer Betriebsphase, in der sie bereits die Betriebstemperatur erreicht hat, aber abgeschaltet ist, von dem Hauptelektromotor wieder angelassen würde, könnte ein merklicher Drehmomentverlust an der Abtriebswelle des Getriebes auftreten, der vermieden werden soll.

Daher ist der Zusatzelektromotor vorgesehen, der mit der Brennkraftmaschine, genauer einer zum Anlassen geeigneten Welle der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Kurbelwelle, mechanisch zur Übertragung von Drehmomenten verbunden und so ausgelegt ist, dass er zum Starten bzw. Anlassen der Brennkraftmaschine geeignet ist, wenn die Brennkraftmaschine mindestens eine Temperatur aufweist, die die vorgegebenen Mindesttemperatur überschreitet. Die Temperatur der Brennkraftmaschine kann beispielsweise durch die Öltemperatur oder die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine bei stationärem Dauerbetrieb gegeben sein. Die vorgegebene Mindesttemperatur, die Leistung des Zusatzelektromotors und ein Übersetzungsver hältnis eines gegebenenfalls vorhandenen Getriebes zwischen der Brennkraftmaschine und dem Zusatzelektromotor werden in Abhängigkeit voneinander gewählt. Grundsätzlich muss der Zusatzelektromotor die Brennkraftmaschine starten können, wenn deren Temperatur die Mindesttemperatur überschreitet. Weiter wird die Mindesttemperatur so gewählt, dass sie die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine bei stationärem Betrieb unterschreitet. Vorzugsweise ist die Mindesttemperatur um wenigstens 10°C, besonders bevorzugt um wenigstens 20°C kleiner als die normale Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine im stationären Betrieb. Um den Zusatzelektromotor möglichst klein wählen zu können, aber einen Start durch denselben möglichst frühzeitig in einem Betriebszyklus zu ermöglichen, wird vorzugsweise eine Mindesttemperatur größer als 10°C, besonders bevorzugt größer als 15°C, ganz besonders bevorzugt größer als 30°C gewählt.

Die mechanische Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Zusatzelektromotor kann eine weitere Kupplung aufweisen, um Brennkraftmaschine und Zusatzelektromotor zu trennen, oder kupplungslos sein, d.h. eine genannte weitere Kupplung nicht aufweisen, so dass die Verbindung permanent ist.

Zum Starten der Brennkraftmaschine in einem Zustand, in dem die Temperatur die Mindesttemperatur überschreitet, insbesondere im betriebswarmen Zustand, kann nun während des Betriebs des Hauptelektromotors bei ausgekuppelter bzw. ausgerückter Kupplung die Brennkraftmaschine mittels des Zusatzelektromotors gestartet werden, ohne dass der Antrieb des Kraftfahrzeugs durch den Hauptelektromotor beeinträchtigt wird. Eine merkliche Drehmomentänderung, insbesondere ein merklicher Drehmomenteinbruch, kann so vermieden werden.

Um ein schnelles und energiesparendes Starten der Brennkraftmaschine zu gestatten, wird als Brennkraftmaschine mit Steuergerät vorzugsweise eine start-stop-fähige Brennkraftmaschine mit entsprechendem Steuergerät verwendet. Dabei kann der Kolbenstand in den Zylindern der entsprechenden Brennkraftmaschine ermittelt und zum Start in denjenigen Zylinder zuerst Kraftstoff eingespritzt und dann gezündet werden, in dem sich der Kolben in Arbeitsstellung befindet. Solche start-stop-fähigen Brennkraftmaschinen sind beispielsweise in DE 31 17 144 A1 beschrieben.

Grundsätzlich kann als Hauptelektromotor ein beliebiger Elektromotor entsprechender Leistung oder einen Kombination von mehreren Elektromotoren verwendet werden. Insbesondere kann ein Synchron- oder Asynchronmotor eingesetzt werden. Um jedoch ein Laden eines Energiespeichers, aus dem der Hauptelektromotor mit Energie versorgt wird, in einfacher Weise zu erlauben, umfasst der Antriebsstrang den Hauptelektromotor vorzugsweise in Form eines Starter-Generators. Unter einem Starter-Generator wird dabei im Rahmen der Erfindung allgemein eine elektrische Maschine oder eine Kombination von elektrischen Maschinen verstanden, die sowohl als Antrieb bzw. Motor als auch als Generator betrieben werden kann. Mit anderen Worten ist der Hauptelektromotor vorzugsweise ein Starter-Generator, wobei der Antriebsstrang wenigstens eine zusätzliche Schaltung umfassen kann, mittels derer der Hauptelektromotor wahlweise als Antrieb oder als Generator genutzt werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass so ein kompakter und einfacher Aufbau des Antriebsstrangs erzielt werden kann. Besonders bevorzugt ist wenigstens ein mechanischer Teil der Kupplung in den Rotor des Starter-Generators integriert.

Prinzipiell kann der Hauptelektromotor in beliebiger Weise mit dem Getriebe, genauer dessen Eingangswelle, gekoppelt sein. Beispielsweise ist bei Verwendung eines Getriebes mit kontinuierlich änderbarer Übersetzung (sog. CVT-Getriebe) eine Kopplung über eine schaltbare Kupplung denkbar. Vorzugsweise ist jedoch der Hauptelektromotor mit dem Getriebe schaltkupplungslos gekoppelt. Besonders bevorzugt ist allenfalls eine starre Kupplung vorgesehen. Da der Elektromotor zum Anfahren geeignet und über die Kupplung mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, ist eine schaltbare Kupplung vor dem Getriebe nicht notwendig. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zum einen ein besonders einfacher, leichter Aufbau erzielt werden kann.

Als Getriebe können grundsätzliche beliebige Getriebe mit diskreten Übersetzungsstufen oder kontinuierlich änderbarer Übersetzung verwendet werden. Als Getriebe können beispielsweise Schaltgetriebe, automatisierte Schaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe oder Automatikgetriebe verwendet werden. Vorzugsweise ist das Getriebe ein wandlerloses Getriebe, insbesondere ein wandlerloses Automatikgetriebe. Darunter wird verstanden, dass das Getriebe, insbesondere wenn es sich um ein Automatikgetriebe handelt, keinen, insbesondere hydrodynamischen, Wandler aufweist. Dies hat den Vorteil, dass zum einen ein sehr einfacher Aufbau des Getriebes erreicht wird und zum anderen Leistungsverluste, insbesondere Schlupfverluste, und eine ungünstiges dynamisches Verhalten durch Verwendung des Wandlers vermieden werden.

Insbesondere kann das Getriebe ein Planetengetriebe umfassen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen einfachen und kompakten Aufbau des Getriebes, das vorzugsweise auch als Automatikgetriebe ausgebildet sein kann.

Prinzipiell kann als Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Hauptelektromotor eine beliebige schaltbare Kupplung verwendet werden, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise in Abhängigkeit von elektrischen Kupplungssteuersignalen von dem Hauptelektromotor getrennt oder mit diesem verbunden werden kann. Vorzugsweise ist die Kupplung jedoch eine Trennkupplung. Unter einer Trennkupplung wird hierbei eine Kupplung verstanden, die dazu geeignet ist, dauerhaft wahlweise zwei Wellen mit etwa gleicher Drehzahl miteinander zu koppeln oder voneinander zu entkoppeln, nicht jedoch dauerhaft bzw. sehr häufig Wellen mit stark unterschiedlichen Drehzahlen.

Eine solche Kopplung bei stark unterschiedlichen Drehzahlen tritt beispielsweise bei bekannten Antriebssträngen beim Anfahren auf. Insbesondere werden unter Trennkupplungen schaltbare Kupplungen verstanden, die aufgrund ihrer mechanischen Ausbildung oder der Ansteuerung im wesentlichen nur zwei Zustände, den voll eingekuppelten oder den ausgekuppelten, einnehmen können. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Trennkupplungen kompakter aufgebaut sind, so dass die Trennkupplung weniger Platz beansprucht. Insbesondere eignen sie sich auch besser zur Integration in einen Starter-Generator.

Als Zusatzelektromotor zum Starten der betriebswarmen Brennkraftmaschine kann prinzipiell jeder Elektromotor hinreichender Leistung verwendet werden. Es ist jedoch bei dem Antriebsstrang bevorzugt, dass der Zusatzelektromotor zum Betrieb mit Niederspannung ausgebildet ist und/oder eine mechanische Leistung aufweist, die nicht dazu ausreicht, die Brennkraftmaschine in kaltem Zustand zuverlässig zu starten. Unter Niederspannung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Spannung, vorzugsweise Gleichspannung, kleiner als 60V, vorzugsweise von maximal 36V, verstanden. Ein kalter Zustand der Brennkraftmaschine liegt vor, wenn deren aktuelle Temperatur die Mindesttemperatur unterschreitet. Ein solcher Zusatzelektromotor kann durch den Verzicht auf die Kaltstartfähigkeit vergleichsweise klein, leicht und kompakt sein, so dass ein kompakter Aufbau mit einer einfachen und daher kostengünstigen Ansteuerung erzielt werden kann. Die maximale elektrische Antriebsleistung des Zusatzelektromotors liegt dabei vorzugsweise im Bereich kleiner als 5 kW.

Besonders bevorzugt ist der Zusatzelektromotor als Starter-Generator ausgeführt. Hierzu kann dieser insbesondere elektrische mit einer Betriebseinrichtung verbunden, mittels derer er wahlweise, insbesondere auf entsprechende Zusatzelektromotor-Signale, als Antrieb oder Generator betrieben werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Zusatzelektromotor auch zur Energiegewinnung genutzt werden kann, wenn die Brenn kraftmaschine arbeitet. Insbesondere bei Verwendung eines Zusatzelektromotors, der direkt oder am gleichspannungsseitigen Eingang eines Wechselrichters mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zu verbinden ist, kann so eine Ladung einer Batterie des Bordnetzes oder eine Versorgung des Bordnetzes mit elektrischer Energie einfach erfolgen.

Die Verbindung des Zusatzelektromotors mit der Brennkraftmaschine kann dabei über ein beliebiges Getriebe und/oder eine nicht-schaltbare oder schaltbare Kupplung erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist bei dem Antriebsstrang ein Zugmittel- oder Reibgetriebe vorgesehen, das den Zusatzelektromotor mit der Brennkraftmaschine verbindet. Als Zugmittel können beispielsweise Riemen, insbesondere Flach-, Keil- oder Zahnriemen, oder Ketten in Betracht kommen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Zusatzelektromotor neben der Brennkraftmaschine angeordnet werden kann, wobei die Welle des Zusatzelektromotors und die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine vorzugsweise wenigstens näherungsweise parallel verlaufen können, und damit der Platzbedarf reduziert wird. Darüber hinaus können bei Verwendung eines Riemenantriebs bereits bekannte Motorblöcke für die Brennkraftmaschine verwendet werden, ohne dass erhebliche Änderungen notwendig wären.

Besonders bevorzugt wird ein Riemenantrieb mit steuerbarer Riemenspannung verwendet, was den Vorteil hat, dass die Riemenspannung je nach Betriebsart des Zusatzelektromotors eingestellt werden kann.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist bei dem Antriebsstrang ein Zahnradgetriebe vorgesehen, das den Zusatzelektromotor mit der Brennkraftmaschine verbindet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass kein Schlupf wie bei Riemen- oder Reibradgetrieben auftritt und so eine hohe Effizienz erzielt wird. Darüber hinaus können in vorteilhafter Weise hier auch bekannte Motorblöcke von Brennkraftmaschinen für nichthybride Antriebe verwendet werden, wenn der Zusatzelektromo tor über das Zahnradgetriebe mit der Welle der Brennkraftmaschine gekoppelt wird, über die sonst das Drehmoment des Anlassers eingeleitet wird.

Vorzugsweise ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels derer der Zusatzelektromotor mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zur Ladung einer Bordnetzbatterie verbunden ist. Bei dieser Einrichtung kann es sich insbesondere um eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor handeln, die auch für den Betrieb als Antrieb dient und je nach Typ des Motors einen Wechselrichter umfassen kann. Diese Weiterbildung erlaubt vorteilhaft ein Laden des Bordnetzes über den Zusatzelektromotor, wenn dieser als Starter-Generator ausgebildet ist.

Besonders bevorzugt ist der als Starter-Generator ausgebildete Zusatzelektromotor mit einem, vorzugsweise vom Bordnetz getrennten, Energiespeicher zur schnellen Speicherung erzeugter und Abgabe gespeicherter elektrischer Energie verbunden. Unter einer Trennung vom Bordnetz wird dabei verstanden, dass der Energiespeicher für den Zusatzelektromotor nicht unmittelbar, sondern allenfalls über Spannungswandler mit dem Bordnetz verbunden ist. Diese Ausführungsform hat zum einen den Vorteil, dass bei Anlassen der Brennkraftmaschine mit dem Zusatzelektromotor zunächst Energie aus dem Energiespeicher verwendet werden kann, so dass ein durch das Anlassen hervorgerufener, wesentlicher Spannungsabfall im Bordnetz nicht auftreten wird. Darüber hinaus kann ein Energiespeicher verwendet werden, der bei einer höheren Betriebsspannung als das Bordnetz arbeitet, was die Größe der auftretenden Ströme zu einer Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor begrenzt. Vorzugsweise umfasst der Energiespeicher einen so genannten Doppelschichtkondensator ("Double Layer Capacitor", auch als "Ultra Cap" bezeichnet) der oft sehr schnell geladen und entladen werden kann, ohne Schaden zu nehmen.

Um auch ein Laden einer Bordnetzbatterie zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass der Zusatzelektromotor oder eine Be triebseinrichtung für diesen über eine elektrisch steuerbare Umschalteinheit mit dem Energiespeicher verbunden ist, dass die Umschalteinheit auf entsprechende Umschaltsignale den Zusatzelektromotor bzw. die Betriebseinrichtung entweder mit dem Energiespeicher oder einem Ausgang zu einem Bordnetz verbindet, und dass der Zusatzelektromotor so ausgelegt ist, dass er bei Betrieb als Generator bei entsprechender Stellung der elektrischen Umschalteinheit das Bordnetz ohne einen zusätzlichen Spannungswandler, insbesondere einen Gleichspannungswandler, versorgen kann. Dies hat den Vorteil, dass einerseits bei Betrieb des Zusatzelektromotors als Antrieb deutlich geringere Ströme auftreten, andererseits aber auch eine Versorgung des Bordnetzes ohne Verluste durch eine Spannungswandlung möglich ist.

Weiter ist es bevorzugt, dass der Antriebsstrang einen mit einem Energiespeicher zur Versorgung des Hauptelektromotors verbundenen Spannungswandler aufweist, der von dem Energiespeicher gelieferte Spannung auf die Spannung eines vorgegebenen Bordnetzes des Kraftfahrzeugs umsetzt. Diese Ausführungsform erlaubt es in vorteilhafter Weise, auch bei stehender Brennkraftmaschine das Bordnetz mit Spannung zu versorgen.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Vollhybrid-Antriebs mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang, d.h. einem Antriebsstrang umfassend eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle, einen Hauptelektromotor, mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erzeugbar ist, eine Kupplung, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise mit dem Hauptelektromotor verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor gekoppeltes Getriebe, und einen Zusatzelektromotor, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine gestartet werden kann. Bei dem Verfahren werden Temperatursignale, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine wiedergeben, erfasst, und bei stehender Brennkraftmaschine, arbeitendem Hauptelektromotor, einer erfassten Temperatur, die die vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren vorgegebenen Betriebsbedingung werden Steuersignale für eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor gebildet und an diese abgegeben, so dass der Zusatzelektromotor die Brennkraftmaschine startet.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Vollhybrid-Antriebs mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang, d.h. einem Antriebsstrang umfassend eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle, einen Hauptelektromotor, mittels dessen eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs aus dem Stand erzeugbar ist, eine mit der Abtriebswelle und dem Hauptelektromotor verbundene Kupplung, mittels derer die Abtriebswelle wahlweise mit dem Hauptelektromotor verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor gekoppeltes Getriebe, und einen Zusatzelektromotor, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine gestartet werden kann. Die Steuereinrichtung weist wenigstens einen Ausgang zur Abgabe von Hauptelektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung zum Betrieb des Hauptelektromotors, zur Abgabe von Kupplungssteuersignalen zum Aus- oder Einkuppeln der Kupplung, zur Abgabe von Zusatzelektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor, zur Abgabe von Signalen an ein Steuergerät für die Brennkraftmaschine und zur Abgabe von Getriebesignalen an das Getriebe sowie wenigstens einen Eingang zum Empfangen von Temperatursignalen, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine wiedergeben, auf, und ist dazu ausgebildet, Temperatursignale zu erfassen und bei stehender Brennkraftmaschine, arbeitendem Hauptelektromotor, einer erfassten Temperatur, die die vorgegebene Mindesttemperatur überschrei tet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren vorgegebenen Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor zu bilden und an diesen abzugeben, so dass der Zusatzelektromotor die Brennkraftmaschine startet.

Unter einem arbeitenden Elektromotor wird dabei ein Elektromotor verstanden, der durch Versorgung mit elektrischer Energie mechanische Energie bzw. ein Drehmoment erzeugt. Insbesondere kann der Hauptelektromotor, wenn er arbeitet, das Kraftfahrzeug über das Getriebe antreiben.

Die Steuereinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, z.B. als analoge oder feste digitale Schaltung. Vorzugsweise verfügt die Steuereinrichtung jedoch über einen Speicher, in dem Instruktionen eines Computerprogramms gespeichert sind, und wenigstens einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor, der bei Ausführung der Instruktion das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ausführt.

Die Aufgabe wird daher auch gelöst durch ein Computerprogramm für eine mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang zu verbindende Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Prozessor, das Instruktionen umfasst, bei deren Ausführung der Prozessor und die Datenverarbeitungseinrichtung das erfindungsgemäße Betriebsverfahren durchführt. Insbesondere erfasst der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen Temperatursignale und bildet bei stehender Brennkraftmaschine, arbeitendem Hauptelektromotor, einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren vorgegebenen Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor und gibt die Steuersignale an diesen ab, so dass der Zusatzelektromotor die Brennkraftmaschine startet.

Die Datenverarbeitungseinrichtung, die allgemein wenigstens eine Prozessor oder auch mehrere zusammenarbeitende Prozesso ren umfassen kann, kann insbesondere durch die genannte Steuereinrichtung mit wenigstens einem Prozessor gegeben sein. Es ist jedoch auch möglich, dass wenigstens Teile des Computerprogramms durch wenigstens eine der Betriebseinrichtungen und/oder das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ausgeführt werden.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm. Als Speichermedium können insbesondere nicht-flüchtige Speicher, wie Flash-Speicher, EEPROMs, sowie Datenträger in Betracht kommen.

Bei der Steuereinrichtung braucht nur ein Ausgang vorgesehen zu sein, über den alle Signale ausgegeben werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein serieller Bus, beispielsweise ein CAN-Bus, zur Kommunikation verwendet wird. Es ist jedoch auch möglich, für einzelne Signale jeweils einen separaten Ausgang zu verwendet.

Die Steuereinrichtung verfügt weiterhin über einen Eingang für die Temperatursignale, die die Temperatur der Brennkraftmaschine wiedergeben. Wie bereits oben ausgeführt, kann die Temperatur beispielsweise durch die Öltemperatur oder die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine bei stationärem Dauerbetrieb gegeben sein. Zur Bildung entsprechender Temperatursignale kann zum Beispiel die Brennkraftmaschine über einen entsprechenden Temperatursensor verfügen, dessen Signale, gegebenenfalls nach Verarbeitung in z. B. dem Steuergerät der Brennkraftmaschine, an die Steuereinrichtung abgegeben werden. Die physische Anordnung der Temperatursensorsignalverarbeitung kann jedoch auf anderen Einrichtungen liegen.

Bei den Betriebseinrichtungen kann es sich im einfachsten Fall nur um Treiberschaltungen oder Steuersteuereinrichtungen und/oder Betätigungs- oder Stelleinrichtungen im Fall des Getriebes oder der Kupplung handeln. Insbesondere können die Betriebseinrichtungen für den Haupt- und Zusatzelektromotor Wechselrichter zur Umsetzung von Gleichspannungen jeweiliger Energiespeicher in Wechselspannungen für die Motoren umfassen, soweit diese mit Wechselspannung arbeiten. Das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ist insoweit auch als Betriebseinrichtung für die Brennkraftmaschine anzusehen.

Allgemein kann die Gesamtsteuerung des Hybridantriebs mit dem Antriebsstrang, der Steuereinrichtung, den Betriebseinrichtungen und dem Steuergerät physisch der Steuereinrichtung, wenigstens einer der Betriebseinrichtungen oder dem Steuergerät beliebig ganz oder in Teilen zugeordnet sein. Die Funktionen bzw. Einrichtungen können auch integriert sein.

Vorzugsweise ist die Gesamtsteuerung in dem Sinne hierarchisch aufgebaut, dass die Betriebseinrichtungen selbst Details der Steuerung ausführen und dazu die notwendigen Befehle bzw. Signale von der Steuereinrichtung bekommen, die insbesondere mit von dem Fahrzeugführer zu betätigenden Betätigungseinrichtungen, beispielsweise einem Fahrpedal und/oder einem Bremspedal verbunden sein kann.

Der Start der Brennkraftmaschine durch den Zusatzelektromotor erfolgt nur bei Erfüllung mehrerer Bedingungen u.a. für den Betriebszustand des Antriebsstrangs. Diese Bedingungen können in beliebiger Reihenfolge geprüft werden, soweit eine entsprechende Prüfung nicht bereits durch die letzten durchgeführten Änderungen des Betriebszustands vorweggenommen sind. Insbesondere erfolgt ein Start nur, wenn die Brennkraftmaschine steht, der Hauptelektromotor arbeitet und die erfasste Temperatur der Brennkraftmaschine die Mindesttemperatur überschreitet. Da bei stehender Brennkraftmaschine und arbeitendem Hauptelektromotor die Kupplung ausgekuppelt sein muss, insbesondere vorher ausgekuppelt worden sein muss, braucht der Zustand der Kupplung nicht unbedingt erneut geprüft zu werden. Zusätzlich muss noch die weitere vorgegebene Betriebsbedingung erfüllt sein, die dazu geprüft werden kann und die mit entscheidet, ob die Brennkraftmaschine gestartet werden soll. Beispielsweise kann als weitere Betriebsbedingung geprüft werden, ob die Drehzahl des Hauptelektromotors so hoch ist, dass die Brennkraftmaschine überhaupt bei der Drehzahl störungsfrei betrieben werden kann.

Das Betriebsverfahren, die Steuereinrichtung und das Computerprogramm, im Folgenden als Betriebsprogramm bezeichnet, erlauben in einfacher Weise einen Betrieb des Antriebsstrangs in einem Hybridantrieb. Insbesondere wird der Vorteil erreicht, dass, wie oben bereits für den Antriebsstrang ausgeführt, ein Starten der Brennkraftmaschine ohne einen deutlichen bzw. merklichen Drehzahl- oder Drehmomentabfall am Hauptelektromotor erzielt werden kann.

Um die Brennkraftmaschine bzw. deren Abtriebswelle mit dem Hauptelektromotor verbinden zu können, ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors ermittelt, durch Abgabe entsprechender Signale die Brennkraftmaschine und/oder der Zusatzelektromotor so angesteuert wird, dass die Drehzahl von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor aneinander angeglichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung gebildet und an diese abgegeben werden, auf die hin die Kupplung einkuppelt. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise so ausgebildet und das Computerprogramm umfasst dazu vorzugsweise solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen nach dem Starten der Brennkraftmaschine eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors ermittelt, durch Abgabe entsprechender Signale die Brennkraftmaschine und/oder der Zusatzelektromotor so ansteuert, dass die Drehzahl von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor aneinander angeglichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung bildet und an diese abgibt, auf die hin die Kupplung einkuppelt. Diese Weiterbildung erlaubt in vorteilhafter Weise eine für die Kupplung besonders schonende Verbindung der im Leerlauf laufenden Brennkraftmaschine mit dem Hauptelektromotor. Weiter kann eine sehr schnelle Anpassung ermöglicht werden, da die Brennkraftmaschine nicht allein aus eigener Kraft auf die notwendige Drehzahl gebracht werden muss. Die Signale zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine und/oder des Zusatzelektromotors können insbesondere an das Steuergerät bzw. die entsprechende Betriebseinrichtung abgegeben werden.

Weiter ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass geprüft wird, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, und dass, wenn dies der Fall ist, Hauptelektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, so dass die Kupplung auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird und die Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor ansteuert. Dazu ist die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet und dazu enthält das Computerprogramm vorzugsweise solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen bei Erkennung eines Anfahrvorgangs Hauptelektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale bildet und abgibt, so dass die Kupplung auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird und die Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor ansteuert. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass ein Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor ohne die Betätigung einer Anfahrkupplung oder Start der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Zur Erkennung eines Anfahrvorgangs kann beispielsweise geprüft werden, ob das Kraftfahrzeug steht und der Fahrer das Fahrpedal betätigt.

Um die Brennkraftmaschine auch in kaltem Zustand einfach und geräuscharm starten zu können, ist es bei dem Betriebsverfahren bevorzugt, dass zum Starten der Brennkraftmaschine in kaltem Zustand bei stehendem Hauptelektromotor Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, auf die hin die Kupplung einkuppelt, dass geprüft wird, ob das Getriebe in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgegeben wird, auf das hin das Getriebe in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung geschaltet wird, und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine durch den Hauptelektromotor gebildet und abgegeben werden. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält dazu vorzugsweise solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen zum Starten der Brennkraftmaschine in kaltem Zustand bei stehendem Hauptelektromotor Kupplungssteuersignale bildet und abgibt, auf die hin die Kupplung einkuppelt, prüft, ob das Getriebe in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgibt, auf das hin das Getriebe in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung geschaltet wird, und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine durch den Hauptelektromotor bildet und abgibt. Die Steuersignale können dabei direkt an den Hauptelektromotor oder die Brennkraftmaschine, vorzugsweise aber an die Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor bzw. das Steuergerät für die Brennkraftmaschine abgegeben werden. Ein kalter Zustand liegt insbesondere vor, wenn die aktuelle Temperatur der Brennkraftmaschine die vorgegebene Mindesttemperatur unterschreitet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine notwendige große Anlaßdrehmoment ohne besonderen Aufwand einfach durch den ebenfalls zum Antrieb bzw. Fahren vorgesehenen Hauptelektromotor aufgebracht werden.

Bei einer Verlangsamung der Fahrt kann der Fall auftreten, dass bei Verwendung nur einer Trennkupplung ohne Schlupffähigkeit die Drehzahl der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine so weit absinkt, dass die Brennkraftmaschine nicht mehr störungsfrei betrieben werden kann. Es ist daher bei dem Verfahren bevorzugt, dass geprüft wird, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgegebene entsprechende Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupplungssteuersignal gebildet und abgegeben wird, so dass die Kupplung auskuppelt. Dazu ist die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet und das Computerprogramm umfasst solche Instruktion, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen prüft, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgegebene Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupplungssteuersignal bildet und abgibt, so dass die Kupplung auskuppelt. Der weitere Antrieb erfolgt dann allein mit dem Hauptelektromotor. Die Grenzwerte können in Abhängigkeit von der verwendeten Brennkraftmaschine und gegebenenfalls der weiteren Betriebsbedingungen wie der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine vorgegeben sein. Die Brennkraftmaschine kann, je nach dem Zustand der Energiespeicher für die Elektromotoren und/oder anderen Betriebsbedingungen, entweder unabhängig von dem Hauptelektromotor betrieben werden, beispielsweise um andere Aggregate und/oder den dann als Starter-Generator ausgebildeten Zusatzelektromotor anzutreiben, oder gestoppt werden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Insbesondere braucht die Brennkraftmaschine nicht im Leerlauf betrieben zu werden, wenn der Hauptelektromotor als alleinige Antriebsquelle dient. Ein Vorteil dieser Weiterbildung liegt darin, dass sie es erlaubt, tatsächlich zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe außer einer Trennkupplung keine weiteren schaltbaren Kupplungen, insbesondere Anfahrkupplungen, zu verwenden.

Prinzipiell kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Brennkraftmaschine oder der Hauptelektromotor wenigstens teilweise ausfallen. Bei Ausfall der Brennkraftmaschine kann nach Öffnen der Kupplung der Hauptelektromotor allein zum Antrieb genutzt werden. Für den Fall eines defekten Hauptelektromotors oder einer defekten Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass geprüft wird, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors oder einer Betriebseinrichtung für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine steht, durch Abgabe entsprechender Signale an eine Betriebseinrichtung für den Zu satzelektromotor und an ein Steuergerät für die Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine gestartet und ein Kupplungssteuersignal zum Einkuppeln der Kupplung gebildet und an die Kupplung abgegeben wird. Dazu ist die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen prüft, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors oder der Betriebseinrichtung für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine steht, durch Abgabe entsprechender Signale an die Betriebseinrichtung für den Zusatzelektromotor und an das Steuergerät für die Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine startet, und, wenigstens ein Kupplungssteuersignal zum Einkuppeln der Kupplung bildet und abgibt. Diese Option für einen Notbetrieb des Antriebsstrangs bzw. des damit ausgestatteten Hybridantriebs bietet den Vorteil, dass auch bei Ausfall des Hauptelektromotors oder der für dessen Betrieb gegebenenfalls notwendigen Betriebseinrichtung das mit dem Antriebsstrang ausgestattete Kraftfahrzeug noch aus eigener Kraft bewegt werden kann. Ist die Kupplung zwischen Hauptelektromotor und Brennkraftmaschine noch eingekuppelt bzw. geschlossen, wird vorzugsweise vor dem Start der Brennkraftmaschine noch wenigstens ein Kupplungssteuersignal an die Kupplung abgegeben, auf das hin die Kupplung auskuppelt. Die Brennkraftmaschine wird so zum Starten von dem Hauptelektromotor und dem damit verbundenen Abtrieb entkoppelt; eine Kopplung würde ansonsten das Starten erschweren oder unmöglich machen. Weiterhin wird vor der Abgabe der Kupplungssteuersignale zum Einkuppeln vorzugsweise noch wenigstens ein Getriebesignal gebildet, um einen vorgegebenen Gang, vorzugsweise den niedrigsten, einzulegen. Die Kupplungssteuersignale und/oder die Getriebesignale sind vorzugsweise so gewählt, dass ein möglichst weiches Einkuppeln der Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor und der Kupplungen in dem Getriebe, soweit vorhanden, erfolgen kann. Zur Durchführung dieser Schritte ist die Steuereinrichtung entspre chend ausgebildet und das Computerprogramm enthält entsprechende Instruktionen.

Weiter ist es bei dem Verfahren bevorzugt, dass der Zusatzelektromotor ein Starter-Generator ist und in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine getriebener Generator geschaltet ist, wenn der Zusatzelektromotor nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor angesteuert ist. Ist der Zusatzelektromotor als Starter-Generator ausgebildet, ist dazu vorzugsweise die Steuereinrichtung weiter so ausgebildet und das Computerprogramm enthält solche Instruktionen, dass der Zusatzelektromotor in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine getriebener Generator geschaltet ist, wenn der Zusatzelektromotor nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine und Hauptelektromotor angesteuert ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Zusatzelektromotor zum Laden des Energiespeichers, aus dem er versorgt wird, und/oder des Bordnetzes dienen kann. Insbesondere kann in diesem Fall ein Gleichspannungswandler, der die Spannung einer Hochspannungsversorgung für den Hauptelektromotor auf das Niveau des Bordnetzes herabsetzt, entweder in diesem Arbeitsmodus nicht genutzt werden, was entsprechende Verluste vermeidet, oder gegebenenfalls ganz eingespart werden.

Um eine hohe Effizienz des Antriebs zu erreichen, ist der Hauptelektromotor vorzugsweise als Starter-Generator ausgebildet. Bei dem Verfahren ist es dann bevorzugt, dass geprüft wird, ob ein Energiespeicher zur Versorgung des Hauptelektromotors geladen werden soll, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Hauptelektromotor-Signal gebildet und abgegeben wird, auf das hin der Hauptelektromotor als Generator zum Laden des Energiespeichers betrieben wird. Dazu ist die Steuereinrichtung vorzugsweise weiter so ausgebildet und das Computerprogramm weist solche Instruktionen auf, dass die Steuereinrichtung bzw. der Prozessor bei Ausführung der Instruktionen prüft, ob ein Energiespeicher zur Versorgung des Hauptelektromotors geladen werden soll, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Hauptelektromotor-Signal bildet und abgibt, auf das hin der Hauptelektromotor als Generator zum Laden des Energiespeichers betrieben wird. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise die Energieversorgung des Hauptelektromotors ermöglicht werden. Das Hauptelektromotor-Signal kann insbesondere an die Betriebseinrichtung für den Hauptelektromotor abgegeben werden.

Neben dem Vorliegen der Bedingung für das Laden des Energiespeichers können weitere Bedingungen geprüft werden, die erfüllt sein müssen, damit ein Laden stattfindet. Beispielsweise kann geprüft werden, ob ein regeneratives Bremsen erfolgen soll oder die Brennkraftmaschine allein das Kraftfahrzeug und gleichzeitig den Hauptelektromotor zum Laden antreiben soll. Diese Ausführungsform erlaubt in vorteilhafter Weise einen sehr variablen verbrauchsarmen Betrieb des Antriebsstrangs bzw. Hybridantriebs.

Vorzugsweise ist die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine mit einem Schwungrad verbunden. Dies hat den Vorteil, dass im Leerlauf der Brennkraftmaschine ein ruhigerer Lauf erzielt werden kann. Das Schwungrad kann insbesondere auf der Abtriebswelle gehalten sein.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Hybridantrieb mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang und einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung. Der Hybridantrieb weist vorzugsweise weiter ein Steuergerät für die Brennkraftmaschine und weitere Betriebseinrichtungen für die Elektromotoren, das Getriebe, die Energiespeicher und gegebenenfalls die Kupplung auf.

Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische teilweise Darstellung eines Vollhybrid-Antriebs mit einem Antriebsstrang und einer Steuereinrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
2 eine schematische teilweise Darstellung eines Vollhybrid-Antriebs mit einem Antriebsstrang und einer Steuereinrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ein teilweise in 1 gezeigter Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug 31 umfasst einen Antriebsstrang und eine Steuereinrichtung 1 nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie eine elektrische Anlage zur Versorgung des Antriebsstrangs und der Steuereinrichtung mit Energie.
Der Antriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine 2 und einen als Starter-Generator ausgebildeten Hauptelektromotor 3 als Antriebsquellen, die über eine als Trennkupplung ausgebildete Kupplung 4 verbunden sind, sowie ein mit dem Hauptelektromotor 3 kupplungslos, d.h. ohne Verwendung einer ein- oder auskuppelbaren Kupplung, verbundenes Getriebe 5 zur Änderung von Drehzahl und Drehmoment an der Abtriebswelle 29 bzw. dem nicht genauer dargestellten Radabtrieb. Weiter ist ein ebenfalls als Starter-Generator ausgebildeter Zusatzelektromotor 6 vorgesehen.
Die Brennkraftmaschine 2, im Beispiel eine Verbrennungsmaschine, insbesondere ein 4-Zylinder-Otto-Motor, dessen Betrieb ein Steuergerät 7 in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinrichtung 1 steuert, verfügt über die bekannten Einrichtungen einer Brennkraftmaschine, die nicht alle in 1 gezeigt sind, und erhält Treibstoff aus einem ebenfalls nicht gezeigten Tank. Sie gibt ihr Drehmoment über eine als Abtriebswelle 8 dienende Kurbelwelle mit einem daran gehaltenen Schwungrad 9 an die entlang des Abtriebsstrangs folgenden Einrichtungen ab. Ein Temperatursensor 10 erfasst die Temperatur des Kühlwassers der Brennkraftmaschine 2 als Temperatur der Brennkraftmaschine und übermittelt entsprechende die Temperatur wiedergebende Temperatursignale an das Steuergerät 7, über das die Temperatursignale, gegebenenfalls nach weiterer Verarbeitung, wieder abgegeben werden können.
Die Brennkraftmaschine 2 zusammen mit dem Steuergerät 7 bilden einen start-stop-fähigen Motor, d.h. einen Motor mit einer Startoptimierung durch eine von der Stellung der Kolben in den Zylindern der Brennkraftmaschine abhängigen Starteinspritzung wie sie beispielsweise in DE 31 17 144 A1 beschrieben ist, deren Inhalt insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird. Dabei kann beispielsweise nach Ermittlung der Stellung der Kolben in den Zylindern bei stehender Brennkraftmaschine zuerst eine Einspritzung und Zündung in dem Zylinder erfolgen, in dem der Kolben sich in Arbeitsstellung befindet.
Die Trennkupplung 4 verfügt über einen mechanischen Teil 11, der als Reibkupplung ausgeführt ist, und eine in 1 der Übersichtlichkeit halber getrennt gezeigte Betriebseinrichtung 12, die im folgenden als Kupplungssteuersignale bezeichnete Steuersignale von der Steuereinrichtung 1 empfängt und in Abhängigkeit von den empfangenen Kupplungssteuersignalen die Trennkupplung 4 entweder in einen eingekuppelten Zustand oder einen ausgekuppelten Zustand versetzen kann. Ein Teil des mechanischen Teils der Trennkupplung 4 ist zur Übertragung von Drehmomenten mit der Abtriebswelle 8 und ein anderer Teil mit einer rotierenden Welle des Hauptelektromotors 3 verbunden. Da die Kupplung eine Trennkupplung ist, kann diese im Wesentlichen nur die genannten zwei Zustände einnehmen, in denen die Teile bzw. Reibflächen der Kupplung entweder mit voller Kraft gegeneinander gepresst oder voneinander getrennt sind.
Im Ausführungsbeispiel ist der mechanische Teil 11 der Kupplung 4 so ausgeführt, dass eine Seite bzw. Scheibe mit der Abtriebswelle 8 direkt verbunden ist, und die andere Seite bzw. Scheibe in einen Rotor des Hauptelektromotors 3 integriert ist.
Die Trennkupplung 4 ermöglicht einen rein elektrischen Betrieb des Fahrzeugs 31 allein mit dem Hauptelektromotor 3 und ohne die Brennkraftmaschine 2. Die Kupplung 4 kann sehr einfach und klein ausgeführt sein, da sie im Normalbetrieb, wie im folgenden noch ausgeführt, keine Synchronisierungsaufgaben durchzuführen braucht, sondern die Drehzahlen der Wellen von der Brennkraftmaschine 2 und Hauptelektromotor 3 für ein komfortables Einkuppeln über andere, im folgenden noch beschriebene Mittel aneinander angeglichen werden. Lediglich im ebenfalls noch beschriebenen Notlauf können hier Drehzahldifferenzen ausgeglichen werden.
Der Hauptelektromotor 3 ist, wie bereits beschrieben, als Starter-Generator mit integriertem Trennkupplungsteil ausgebildet. Er verfügt über eine Leistung und ein Drehmoment, die jedenfalls bei Wahl einer geeigneten Übersetzung des Getriebes 5 ein Anfahren und wenigstens ein Fahren mit niedriger Geschwindigkeit allein mit dem Hauptelektromotor 3 erlaubt. Vorzugsweise ist der Hauptelektromotor 3 als Hochspannungsmotor, d.h. mit Versorgungsspannungen größer als 60V ausgebildet. Er kann beispielsweise eine Leistung von 75 kW haben. Der Hauptelektromotor 3 wird über eine Betriebseinrichtung 13 angesteuert, die wiederum die Steuerung in Abhängigkeit von Hauptelektromotorsignalen der Steuereinrichtung 1 vornimmt. Diese Betriebseinrichtung 13 besitzt in diesem Beispiel einen Wechselrichter zur Umsetzung von Gleichspannung in von dem Hauptelektromotor 3 verwendete dreiphasige Wechselspannung.
Das Getriebe 5 ist mit seiner Eingangswelle direkt ohne Zwischenschaltung einer schaltbaren Kupplung mit der rotierenden Welle bzw. Abtriebswelle des Hauptelektromotors 3 verbunden. Das Getriebe 5 ist als wandlerloses Automatikgetriebe ausgeführt, besitzt also keinen, beispielsweise hydrodynamischen, Drehmomentwandler, und verfügt über ein Planetengetriebe 14, das über nicht gezeigte Kupplungen und Bremsen im Inneren des Getriebes 5 geschaltet werden kann. Damit entfallen die dem Drehmomentwandler sonst eigenen Schlupfverluste, dessen Gewicht und die mit dem Wandler verbundenen Dynamik-Nachteile im Ansprechverhalten.
Die Kupplungen und Bremsen im Inneren des Getriebes 5 sind vorzugsweise so ausgeführt, dass im Notlauf bei Ausfall des Hauptelektromotors 3 über die Kupplungen und Bremsen des Planetengetriebes 14 eine Ersatz-Anfahrmöglichkeit mit der Brennkraftmaschine 2 gegeben ist.
Die Gangwechsel erfolgen durch eine Getriebebetriebseinrichtung 15 des Getriebes, die den Gangwechsel auf Getriebesignale der Steuereinrichtung 1 hin ausführt. Eine Abtriebswelle 29 des Getriebes 5 nach dem Planetengetriebe 14 führt über ein entsprechendes Differential zu den angetriebenen Rädern.
Der Zusatzelektromotor 6 ist ebenfalls als Starter-Generator ausgeführt und mit seiner rotierenden Welle über ein Riemengetriebe 16 mit dem nicht mit der Trennkupplung 4 verbundenen Ende der Abtriebswelle 8 verbunden. Der Zusatzelektromotor 6 dient zum einen zum Starten der betriebswarmen Brennkraftmaschine und je nach Betriebsart zur Synchronisierung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 mit der des Hauptelektromotors 3. Zum anderen dient er als Generator für das in 1 nur in Form einer Bordnetzbatterie 17, im Beispiel eine 12V-Batterie, teilweise gezeigte Bordnetz 30 des Fahrzeugs 31. Er ist daher als relativ kleiner Elektromotor ausgeführt, der eine Leistung aufweist, die deutlich kleiner ist als die des Hauptelektromotors. Vorzugsweise liegt sie zwischen 1 kW und 10 kW. Aus im Folgenden noch ausgeführten Gründen wird die Versorgungsspannung eines Wechselrichters zur Versorgung des Zusatzelektromotors 6 mit Betriebsspannung vorzugsweise größer als 12V, aber kleiner als etwa 50V, im Beispiel zu 20V, gewählt.
Der Zusatzelektromotor 6 wird über eine Betriebseinrichtung 19 in Abhängigkeit von Zusatzelektromotor-Signalen, die sie von der mit ihr über eine Signalverbindung verbundene Steuereinrichtung 1 erhält, gesteuert. Analog zu der Betriebseinrichtung 13 verfügt auch die Betriebseinrichtung 18 über den schon erwähnten Wechselrichter zur Umsetzung der Gleichspannung von im Beispiel 20V in von dem Zusatzelektromotor 6 verwendete dreiphasige Wechselspannung.
Die elektrische Anlage umfasst insgesamt drei Energiespeicher auf drei verschiedenen Spannungsebenen.
Die erste Ebene, die Ebene mit niedrigster Spannung, im Beispiel 12V, ist die Bordnetzebene. In dem Bordnetz 30 ist die Bordnetzbatterie 17 vorgesehen, die zur Energieversorgung des Bordnetzes 30 und der daran angeschlossenen, teilweise in den Figuren nicht gezeigten elektrischen Einrichtungen dient.
Zur Versorgung des Zusatzelektromotors 6 ist die zweite Spannungsebene vorgesehen, die im Beispiel eine Spannung von im Beispiel 20V hat. Auf dieser Ebene sind ein Zusatzenergiespeicher 18 und eine Umschalteinheit 20 vorgesehen. Die Umschalteinheit 20 ist fest mit der Betriebseinrichtung 19, genauer dem Wechselrichter der Betriebseinrichtung 19, dem Zwischenspeicher 18 und über einen entsprechenden Ausgang mit dem Bordnetz 30 verbunden. Die elektrische Umschalteinheit 20 ist über entsprechende Umschaltsignale von der Steuereinrichtung 1 steuerbar, so dass die Betriebseinrichtung 19 des Zusatzelektromotors 6 in Abhängigkeit von den Umschaltsignalen wahlweise mit dem Zusatzenergiespeicher 18 oder dem Bordnetz 30 verbindbar ist. Insbesondere bei Verbindung der Betriebseinrichtung 19 mit dem Zusatzenergiespeicher kann der Zusatzelektromotor 6 mit Betriebsspannung versorgt werden.
Dadurch ergeben sich zum einen bei einer gegenüber der Bordnetzspannung erhöhten Betriebsspannung von beispielsweise 20V bei gleicher elektrischer Leistung deutlich geringere Startströme und Ohmsche Verluste. Zum anderen ist der Zusatzelektromotor 6 so ausgelegt, dass er, wenn er nicht als Antrieb dient, bei entsprechender Stellung der elektrischen Umschalteinheit 20 auch für das Bordnetz 30 auf der ersten Spannungsebene die Generatorfunktion ohne zusätzlichen Gleichspannungswandler übernehmen kann. Weiter kann der Zusatzenergiespeicher 18 gegebenenfalls durch den Zusatzelektromotor 6 wieder geladen werden.
Dieser Zusatzenergiespeicher 18 ist im vorliegenden Beispiel durch einen kapazitiven Speicher, einen Doppelschichtkondensator (Double Layer Capacitor, auch Ultracap genannt) realisiert. Dieser weist für den bei dem Antrieb auftretenden Kurzzeitbetrieb Vorteile gegenüber anderen Speichertypen auf. Die Versorgung des Zusatzelektromotors 6 aus dem kapazitiven Energiespeicher 18 ergibt den weiteren Vorteil z.B. bei hohen Zusatzlasten im allgemeinen Bordnetz 30, dass der Anlasserbetrieb über den Zusatzenergiespeicher 18 energetisch gesichert bleibt, solange die notwendige Energie für die Steuereinrichtung 1 und die Betriebseinrichtungen 12, 13, 15 und 19 und das Steuergerät 7 im Bordnetz 30 noch zur Verfügung steht. Insbesondere kann ein Spannungseinbruch im Bordnetz 30 bei einem Starten der Brennkraftmaschine 2 mit dem Zusatzelektromotor 6 verhindert werden.
Durch Verwendung der zweiten Spannungsebene kann ein hinreichend großes Startmoment bei moderaten Strömen sichergestellt werden. Dadurch ist eine günstigere elektrische und/oder mechanische Auslegung des Zusatzelektromotors 6 möglich; z.B. können ein kleineres Bauvolumen und geringere ohmsche Verluste beim Betrieb als Starter erzielt werden.
Durch den geringen Spannungsunterschied ist es nicht notwendig, einen Gleichspannungswandler zwischen der ersten und zweiten Spannungsebene einzusetzen, was Bauvolumen, Gewicht und Kosten spart sowie die Komplexität der Anordnung und Fehlerrisiken herabsetzt.
Der Hauptelektromotor 3 arbeitet auf einer dritten Spannungsebene bei Hochspannung, d.h. Spannungen über 60V. Dazu ist er über einen in 1 nicht explizit gezeigten Wechselrichter in der Betriebseinrichtung 13 und eine Sicherheitseinrichtung 27 mit einem Energiespeicher für den Hauptelektromotor 3 bzw. Akkumulatorsystem 21, im Beispiel ein Lithium-Polymer-Akku-Hochspannungssystem (LIPO HV-System), verbunden, das eine hinreichend große Spannung und ausreichend Energie für elektrisches Fahren allein mit dem Hauptelektromotor 3 zur Verfügung stellt.
Die erste und die dritte Spannungsebene sind über einen Gleichspannungswandler 22 von der Hochspannung auf die Bordnetzspannung verbunden, der es bei stehender Brennkraftmaschine 2 erlaubt, das Bordnetz 30 über den dann als Generator arbeitenden Hauptelektromotor 3 zu versorgen. Zum Laden der Bordnetzbatterie 17 braucht dieser Gleichspannungswandler jedoch in der Regel durch die Möglichkeit des Ladens mittels des Zusatzelektromotors 6 entweder nicht zum Laden benutzt zu werden oder kann in anderen Ausführungsbeispielen ganz entfallen. Durch die Entkopplung der dritten Spannungsebene von der ersten Spannungsebene über den Gleichspannungswandler 22 können starke Schwankungen der Bordnetzspannung vermieden werden, die bei direkter Kopplung durch die stark fahrstromabhängige Spannung in der dritten Ebene bedingt sein könnten.
Zum Betrieb des Antriebsstrangs, der Steuerung der elektrischen Anlage und insbesondere der Betriebseinrichtungen 12, 13, 15 und 19 dient die von dem Bordnetz 30 mit Energie versorgte Steuereinrichtung 1, die dazu über einen Prozessor 23 und einen mit dem Prozessor 23 verbundenen Speicher 24 mit einem nichtflüchtigen Teil verfügt. In dem nichtflüchtigen Teil ist ein Computerprogramm gespeichert, das Instruktionen enthält, bei deren Abarbeitung der Prozessor 23 bzw. die Steuereinrichtung 1 das im Folgenden beschriebene Betriebsverfahren zur Betrieb des Antriebsstrangs ausführen. Sie verfügt dazu über einen in 1 nicht gezeigten Eingang für Fahr- und Bremspedalsignale eines Fahr- bzw. Bremspedals des Fahrzeugs 31 und gegebenenfalls weitere Signale, einen Temperatursignaleingang 25 und Ausgänge 26, über die erzeugte Signale für die Betriebseinrichtungen 12, 13, 15 und 19, die Umschalteinheit 20 und das Steuergerät 7 abgegeben werden.
Im Ausführungsbeispiel ist eine hierarchische Steuerung vorgesehen wie sie, bis auf die im Folgenden beschriebenen Abläufe, in WO 02/2650 A1 beschrieben ist.
Die Steuereinrichtung 1 führt ihre Steueraufgaben in Abhängigkeit von Fahrpedalsignalen von dem Fahrpedal des Fahrzeugs 31, Temperatursignalen des Temperatursensors 10 sowie gegebenenfalls von Signalen der Betriebseinrichtungen, des Steuergeräts, weiteren Sensoren des Fahrzeugs 31 sowie des Bremspedals aus.
Bei dem hier verwendeten hierarchischen Aufbau erzeugt die Steuereinrichtung die Signale nicht unmittelbar für die Motoren usw., sondern für die Betriebseinrichtungen, wie die Einrichtungen 12, 13, 15 und 19 und das Steuergerät 7, die wiederum eine Steuerung auf niedrigerer Ebene ausführen.
Im Folgenden werden nur die Vorgänge bei den wichtigsten Betriebsphasen dargestellt.
Der Kaltstart erfolgt allein mit dem Hauptelektromotor 3, wozu zuvor bei dem Getriebe 5 die Neutralstellung eingestellt und die Trennkupplung 4, soweit sie nicht bereits geschlossen ist, eingekuppelt wird. Danach wird der Hauptelektromotor 3 bzw. dessen rotierende Welle in Bewegung versetzt, wobei das Steuergerät 7 die Brennkraftmaschine 2 entsprechend zum Starten ansteuert.
Genauer prüft zunächst die Steuereinrichtung 1, ob die Brennkraftmaschine tatsächlich in kaltem Betriebszustand ist. Dazu prüft sie, ob ein erster Start nach längerer Betriebsruhe erfolgen soll. Ist dies der Fall wird ein Kaltstart erkannt. Andernfalls erfasst die Steuereinrichtung 1 Temperatursignale über den Temperatursignaleingang 10 und prüft, ob die aktuelle erfasste Temperatur eine vorgegebene Mindesttemperatur übersteigt. Diese Mindesttemperatur ist in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Schleppmoment der Brennkraftmaschine 2, der Leistung des Zusatzelektromotors 6 und der Übersetzung des Riemengetriebes 16 gewählt. Im Beispiel ist die Konfiguration von Brennkraftmaschine 2, Zusatzelektromotor 6 und Riemengetriebe 16 so gewählt, dass die Mindesttemperatur zu 25°C und damit um mehr als 20°C kleiner als die Betriebstemperatur bei stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine 2, im Beispiel 90°C, gewählt sein kann. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Mindesttemperatur auch 10°C oder 20°C unterhalb der Betriebstemperatur bei stationärem Betrieb gewählt sein. Unterschreitet die erfasste Temperatur die Mindesttemperatur wird eine Bedingung für einen Kaltstart erkannt.
Bei Erkennung eines Kaltstarts prüft die Steuereinrichtung 1 weiter, ob das Getriebe 5 in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erzeugt sie wenigstens ein Getriebesignal und gibt dieses an die Getriebebetriebseinrichtung 15 ab, die darauf hin das Getriebe 5 in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung schaltet.
Gleichzeitig, davor oder danach prüft die Steuereinrichtung 1, ob die Kupplung 4 eingekuppelt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, werden zunächst Kupplungssteuersignale gebildet und an die Kupplung 4 abgegeben, auf die hin die Kupplung 4 einkuppelt und damit den Hauptelektromotor 4 und die Abtriebswelle 8 der Brennkraftmaschine 2 zur Übertragung eines Drehmoments verbindet.
Danach wird durch Abgabe von Hauptelektromotor-Signalen an die Betriebseinrichtung 13 der Hauptelektromotor 3 zum Anlassen in Bewegung gesetzt und auf eine Zieldrehzahl beschleunigt. Der Hauptelektromotor 3 dreht die Abtriebswelle 8, wobei die Steuereinrichtung 1 Startsignale an das Steuergerät 7 abgibt. Dadurch wird die Brennkraftmaschine 2 angelassen.
Während des Betriebs des Hybridantriebs führt die Steuereinrichtung 1 zyklisch Abfragen durch, um den Zustand des Hybridantriebs bzw. des Antriebsstrangs und die Fahrerwünsche in Form von Fahrpedalsignalen zu erfassen.
So prüft sie, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, wozu erfasst wird, ob das Fahrzeug 31 steht und ob ein entsprechendes Fahrpedalsignal vorliegt. Wenn dies der Fall ist, prüft sie, ob die Kupplung 4 noch eingekuppelt ist. Sie erzeugt dann in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung Kupplungssteuersignale und gibt diese an die Kupplung 4 ab, so dass die Kupplung auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird. Die Brennkraftmaschine 2 ist dann von dem Hauptelektromotor 3 entkoppelt. Daher bildet die Steuereinrichtung 1 in der Folge Hauptelektromotor-Signale und gibt diese an die Betriebseinrichtung 13 ab, woraufhin diese den Hauptelektromotor 3 zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor 3 ansteuert. Je nach Zustand der Brennkraftmaschine 2 kann diese weiter betrieben werden, beispielsweise um im Warmlauf den Zusatzelektromotor 6 als Generator anzutreiben, oder die Brennkraftmaschine kann abgeschaltet werden oder bleiben.
Während des Betriebs des Hybridantriebs, beispielsweise nach längerer Fahrt können Betriebszustände auftreten, in denen die Brennkraftmaschine 2 zwar eine Temperatur nahe der normalen Betriebstemperatur hat, aber abgeschaltet ist. Als Antriebsquelle fungiert dann nur der Hauptelektromotor 3. Es kann dann, je nach Drehmomentwunsch des Fahrers wie z.B. eine plötzliche Drehmomentanforderung, wiedergegeben durch entsprechende Fahrpedalsignale, notwendig sein, sowohl den Hauptelektromotor 3 als auch die Brennkraftmaschine 2 zu betreiben, um im so genannten Boost-Betrieb ein höheres Drehmoment zur Verfügung zu stellen.
Die Steuereinrichtung 1 prüft dann zunächst, ob die Brennkraftmaschine 2 tatsächlich steht und der Hauptelektromotor 3 in Betrieb ist.
Die Steuereinrichtung 1 erfasst auch in diesem Fall durch den Temperatursensor 10 abgegebene Temperatursignale, die die Temperatur der Brennkraftmaschine 2 wiedergeben. Sie prüft, ob die erfasste Temperatur die vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet. Wird die Mindesttemperatur überschritten und daher erkannt, dass die Brennkraftmaschine in betriebswarmem Zustand ist, überprüft die Steuereinrichtung 1 noch sicherheitshalber, aber optional, ob die Trennkupplung 4 geöffnet ist. Diese Prüfung ist eigentlich nicht notwendig, da bei stehender Brennkraftmaschine 2 und laufendem Hauptelektromotor 3 die Trennkupplung eigentlich geöffnet sein muss.
Ist auch dies der Fall, wird eine weitere Betriebsbedingung überprüft, beispielsweise, ob die Drehzahl des Hauptelektromotors 3 eine vorgegebene Mindestdrehzahl für einen störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine 2 übersteigt. In anderen Ausführungsbeispielen können als weitere Betriebsbedingungen beispielsweise die Bedingungen geprüft werden, ob ein Einkuppeln aufgrund der Sensorsignale und der Betriebszustände in der näheren Vergangenheit prognostiziert wird oder ob ein Abfallen des Ladezustands eines der Energiespeicher zu erwarten ist. Die entsprechenden Kriterien können insbesondere heuristischer Natur sein.
Ist auch dies der Fall, erzeugt die Steuereinrichtung 1 Steuersignale für die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 und für das Steuergerät 7 der Brennkraftmaschine 2 und gibt diese an die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 bzw. das Steuergerät 7 ab, so dass der Zusatz elektromotor 6 die Brennkraftmaschine 2 startet. Da bei dem Start die Brennkraftmaschine 2 nicht mit dem Hauptelektromotor 3 über die Trennkupplung 4 gekoppelt ist, tritt am Ausgang des Antriebsstrangs zunächst keine Drehmomentänderung, insbesondere kein Drehmomenteinbruch, auf.
Zum weiteren Betrieb ermittelt die Steuereinrichtung 1 nach dem Starten der Brennkraftmaschine 2 eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors 3, wozu sie beispielsweise entsprechende noch gespeicherte Daten verwenden, entsprechende Daten von der Betriebseinrichtung 13 abfragen, oder Signale eines Drehzahlsensors an dem Hauptelektromotor 3 erfassen kann. Durch Abgabe entsprechender Signale an die Brennkraftmaschine 2, d.h. das Steuergerät 7 der Brennkraftmaschine 2, und den Zusatzelektromotor 6, genauer die Betriebseinrichtung 19 für diesen, wird der Zusatzelektromotor 6 so angesteuert, dass die Drehzahlen der Brennkraftmaschine 2 und des Hauptelektromotors 3 aneinander angeglichen werden. Weiter bildet sie Kupplungssteuersignale für die Kupplung 4 und gibt diese an die Kupplung 4, genauer deren Betriebseinrichtung 12 ab, auf die hin die Kupplung 4 einkuppelt. Dabei kann von einer für die Dauer des Warmstarts der Brennkraftmaschine 2 und insbesondere für die Dauer des Einkuppelns weitgehend konstanten Drehzahl auf der Seite des Hauptelektromotors 3 ausgegangen werden, da die Fahrzeugmasse vergleichsweise groß ist und der Fahrkomfort und die Radhaftung Grenzen für die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl im Antriebsstrang setzen.
Auf diese Weise braucht als Kupplung 4 nur eine Trennkupplung, nicht aber eine Anfahrkupplung verwendet zu werden.
Weiter überprüft die Steuereinrichtung 1 wenigstens während des Betriebs der Brennkraftmaschine 2 dauernd, ob diese wegen zu niedriger Drehzahl und/oder zu geringer Lastanforderung abgeschaltet werden sollte.
Dazu prüft sie insbesondere, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors 3 kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, der eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 wiedergibt, unterhalb derer ein störungsfreier Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr zu erwarten ist. Diese Drehzahl kann beispielsweise empirisch ermittelt worden sein. Ist die Drehzahl kleiner als der Grenzwert, erzeugt die Steuereinrichtung 1 wenigstens ein Kupplungssteuersignal für die Kupplung 4, genauer deren Betriebseinrichtung 12, und gibt dieses an die Kupplung 4 bzw. die Betriebseinrichtung 12 ab, so dass die Kupplung 4 auskuppelt. Der Antrieb erfolgt nun allein mit dem Hauptelektromotor 3, während abhängig vom Zustand der Energiespeicher 17 und 18 und der Temperatur die Brennkraftmaschine 2 zum Laden mittels des Zusatzelektromotors 6 unabhängig von dem Hauptelektromotor 3 weiterbetrieben oder aber abgeschaltet wird. Dazu prüft die Steuereinrichtung 1, ob die Energiespeicher 17 und 18 ausreichend geladen sind und die aktuelle Temperatur oberhalb der Mindesttemperatur liegt. Sind beide Bedingungen erfüllt, wird im vorliegenden Beispiel die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet, andernfalls weiterbetrieben.
Zur Versorgung des Bordnetzes 30 mit Strom und/oder zum Laden des Zusatzenergiespeichers 18 kann die Steuereinrichtung 1 die Umschalteinheit 20 und die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 durch Bildung und Abgabe entsprechender Signale so ansteuern, dass der Zusatzelektromotor 6 als von der Brennkraftmaschine 2 angetriebener Generator geschaltet ist und den Zusatzenergiespeicher 18 sowie die Bordnetzbatterie 17 bei Betrieb der Brennkraftmaschine 2 lädt, wenn der Zusatzelektromotor 6 nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine 2 und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine 2 und Hauptelektromotor 3 angesteuert ist. Dies kann immer geschehen, wenn die genannte Bedingung erfüllt ist, oder in anderen Ausführungsbeispielen nur wenn bestimmte Steuersignale vorliegen, beispielsweise solche, die anzeigen, dass der Zusatzenergiespeicher 18 und/oder die Bordnetzbatterie 17 geladen werden müssen.
Weiter prüft die Steuereinrichtung 1 während des Betriebs dauernd den Ladezustand des Energiespeichers 21 daraufhin, ob dieser geladen werden soll. Hierzu kann beispielsweise die Spannung des Energiespeichers 21 erfasst und mit einem entsprechenden Grenzwert, der die zulässige minimale Spannung des Energiespeichers 21 wiedergibt, verglichen werden. Weiter wird der Betriebszustand des Antriebsstrangs daraufhin geprüft, ob das Laden des Energiespeichers möglich ist. Hierzu kann beispielsweise geprüft werden, ob die Brennkraftmaschine 2 mit einer Drehzahl oberhalb des für deren Betrieb vorgegebenen Grenzwerts arbeitet, ein Gangwechsel, d.h. ein Zurückschalten, nicht mehr möglich oder sinnvoll und die Trennkupplung 4 geschlossen ist. Ist dies der Fall, bildet die Steuereinrichtung 1 ein Hauptelektromotor-Signal und gibt dieses an die Betriebseinrichtung 13 ab, auf das hin die Betriebseinrichtung 13 den Hauptelektromotor 3 als Generator zum Laden des Energiespeichers 21 betreibt.
Schließlich kann die Steuereinrichtung 1 im Falle eines Ausfalls des Hauptelektromotors 3 und/oder der Betriebseinrichtung 13 für diese ein Notlaufprogramm abarbeiten, das es gestattet, das Kraftfahrzeug 31 noch mit der Brennkraftmaschine 2 allein zu bewegen, obwohl im Antriebsstrang keine Anfahrkupplung vorhanden ist.
Dazu prüft die Steuereinrichtung 1 dauernd, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors 3 und/oder der Betriebseinrichtung 13 vorliegt. Hierzu kann sie beispielsweise entsprechende Diagnosesignale von der Betriebseinrichtung 13 erfassen und auswerten. Wenn eine Funktionsstörung erkannt wird und die Brennkraftmaschine 2 steht, prüft sie weiter, ob die Kupplung 4 geöffnet ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Kupplung 4 durch Abgabe entsprechender Signale an die Kupplung 4 geöffnet. Dann bildet die Steuereinrichtung 1 entspre chende Signale für die Betriebseinrichtung 19 für den Zusatzelektromotor 6 und das Steuergerät 7 für die Brennkraftmaschine 2 und gibt diese an die Betriebseinrichtung 19 und das Steuergerät 7 ab. Die Brennkraftmaschine 2 wird daraufhin mittels des Zusatzelektromotors 6 ohne eine Abfrage der Temperatur der Brennkraftmaschine 2 gestartet, was möglich ist, da die Kupplung 4 geöffnet ist. Nach erfolgreichem Start prüft die Steuereinrichtung 1 den Zustand des Getriebes 5 und legt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung durch Abgabe entsprechender Getriebesignale an das Getriebe 5 bzw. dessen Betriebseinrichtung 15 einen für den Notbetrieb geeigneten Gang ein. Danach steuert die Steuereinrichtung 1 durch Abgabe entsprechender Signale die Kupplung 4 und über die Betriebseinrichtung 15 das Getriebe 5 so an, dass das Drehmoment von der Brennkraftmaschine 2 möglichst sanft über die Trennkupplung 4 und das Getriebe 5 durch entsprechende Betätigung von dessen Kupplungen und Bremsen auf den Abtrieb 29 des Getriebes 5 übertragen wird.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass die zweite Spannungsebene fehlt. Der Zusatzelektromotor 6 ist dann über seinen Wechselrichter an das allgemeine Bordnetz 30 angeschlossen.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist es möglich, den Zusatzelektromotor 6 unter Verwendung eines geeigneten Spannungswandlers unmittelbar aus dem Hochspannungsenergiespeicher, d.h. dem Akkumulatorsystem 21, zu speisen.
In anderen Ausführungsbeispielen kann wenigstens eine der Betriebseinrichtungen und/oder das Steuergerät in die Steuereinrichtung 1 integriert sein.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Steuereinrichtung in eine der Betriebseinrichtungen oder das Steuergerät integriert ist.
Noch eine weitere Ausführungsform unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass ein Riemengetriebe verwendet wird, bei dem die Riemenspannung über von der Steuereinrichtung 1 abgegebene Signale steuerbar ist. Bei Betrieb als Starter wird die Riemenspannung erhöht, bei Betrieb als Generator verringert.
Eine weitere, in 2 veranschaulichte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, dass statt des Riemengetriebes ein Zahnradgetriebe 28 verwendet wird. Anstelle eines Anlassers für die Brennkraftmaschine, die von ihrem Aufbau her auch für einen Antriebsstrang mit alleinigen konventionellem Brennkraftantrieb ausgelegt ist, wird nun der Zusatzelektromotor 6 angebracht, wobei die Verbindung zwischen dem Anlasser und der Brennkraftmaschine 2 über ein Anlasserritzel durch das Zahnradgetriebe 28 ersetzt ist. Alle anderen Komponenten sind unverändert, so dass für diese die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und die Erläuterungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel hier auch entsprechend gelten.
Das Zahnradgetriebe 28 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Zusatzelektromotor 6 erlaubt eine schlupflose Übertragung des Drehmoments zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Zusatzelektromotor 6 und erhöht so die Effizienz des Antriebsstrangs.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass zur Umschaltung zwischen Laden des Zusatzenergiespeichers und der Bordnetzbatterie das in WO 02/066293 A1 beschriebene Verfahren verwendet wird, deren Inhalt hiermit insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Zusatzelektromotor 6 auf der der Kupplung 4 zugewandten Seite der Brennkraftmaschine 2 angeordnet, wobei der Zusatzelektromotor entweder direkt an dem Schwungrad 9 angreift oder mittels eines Zugmittel- oder Reibradgetriebes, insbesondere eines Riemengetriebes, oder mittels eines Zahnradgetriebes mit diesem zur Übertragung von Drehmomenten und Drehbewegungen gekoppelt ist.
Es ist jedoch auch möglich auf der gleichen Seite eine Kopplung mit der Abtriebswelle 8 vorzusehen und nicht mit dem Schwungrad 9.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform entfällt das Schwungrad 9. Dessen Funktion bzw. das entsprechende Trägheitsmoment kann dann von der Kupplung und/oder dem Riemengetriebe übernommen werden, wozu diese entsprechend auszulegen sind.

Claims

Antriebsstrang für einen Vollhybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug (31) umfassend eine Brennkraftmaschine (2) mit einer Abtriebswelle (8), einen Hauptelektromotor (3), mittels dessen allein eine vorgegebene Leistung zum Bewegen des Kraftfahrzeugs (31) aus dem Stand erzeugbar ist, eine Kupplung (4), mittels derer die Abtriebswelle (8) wahlweise mit dem Hauptelektromotor (3) verbindbar ist, ein mit dem Hauptelektromotor (3) gekoppeltes Getriebe (5), und einen Zusatzelektromotor (6), der mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist und mittels dessen die Brennkraftmaschine (2) wenigstens bei einer aktuellen, eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitenden Temperatur der Brennkraftmaschine (2) gestartet werden kann.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, der den Hauptelektromotor (3) in Form eines Starter-Generators umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Hauptelektromotor (3) mit dem Getriebe (5) schaltkupplungslos gekoppelt ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Getriebe (5) ein wandlerloses Getriebe ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Getriebe (5) ein Planetengetriebe umfasst.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kupplung (4) eine Trennkupplung ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zusatzelektromotor (6) zum Betrieb mit Niederspannung ausgebildet ist und/oder eine mechanische Leistung aufweist, die nicht dazu ausreicht, die Brennkraftmaschine (2) in kaltem Zustand zuverlässig zu starten.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zusatzelektromotor (6) als Starter-Generator ausgeführt ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Zugmittel- oder Reibgetriebe (16) vorgesehen ist, das den Zusatzelektromotor (6) mit der Brennkraftmaschine (2) koppelt.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein Zahnradgetriebe (28) vorgesehen ist, das den Zusatzelektromotor (6) mit der Brennkraftmaschine (2) verbindet.
Antriebsstrang nach Anspruch 8 oder nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem eine Einrichtung (19) vorgesehen ist, mittels derer der Zusatzelektromotor (6) mit einem Bordnetz (30) des Kraftfahrzeugs (31) zur Ladung einer Bordnetzbatterie (17) verbunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 8 oder Anspruch 11 oder nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem der Zusatzelektromotor (6) mit einem Energiespeicher (18) zur schnellen Speicherung erzeugter und Abgabe gespeicherter elektrischer Energie verbunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 12, bei dem der Zusatzelektromotor (6) oder eine Betriebseinrichtung (19) für diesen über eine elektrisch steuerbare Umschalteinheit (20) mit dem Energiespeicher (18) verbunden ist, bei dem die Umschalteinheit (20) auf entsprechende Umschaltsignale den Zusatzelektromotor (6) bzw. die Betriebseinrichtung (19) entweder mit dem Energiespeicher (28) oder einem Ausgang zu einem Bordnetz (30) verbindet, und bei dem der Zusatzelektromotor (6) so ausgelegt ist, dass er bei Betrieb als Generator bei entspre chender Stellung der elektrischen Umschalteinheit (20) das Bordnetz (30) ohne einen zusätzlichen Gleichspannungswandler versorgen kann.
Antriebsstrang nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 13, der einen mit einem Energiespeicher (21) zur Versorgung des Hauptelektromotors (3) verbundenen Spannungswandler (22) aufweist, der von dem Energiespeicher gelieferte Spannung auf die Spannung eines vorgegebenen Bordnetzes (30) des Kraftfahrzeugs (31) umsetzt.
Verfahren zum Betreiben eines Vollhybrid-Antriebs mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem Temperatursignale, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine (2) wiedergeben, erfasst werden, bei dem bei stehender Brennkraftmaschine (2), arbeitendem Hauptelektromotor (3), einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) gebildet und an diesen abgegeben werden, so dass der Zusatzelektromotor (6) die Brennkraftmaschine (2) startet.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem nach dem Starten der Brennkraftmaschine (2) eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors (3) ermittelt, und durch Abgabe entsprechender Signale die Brennkraftmaschine (2) und/oder der Zusatzelektromotor (6) so angesteuert wird, dass die Drehzahl von Brennkraftmaschine (2) und Hauptelektromotor (3) aneinander angeglichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung (4) gebildet und an diese abgegeben werden, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem geprüft wird, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, und, wenn dies der Fall ist, Hauptelektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, so dass die Kupplung (4) auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird und eine Betriebseinrichtung (13) für den Hauptelektromotor (3) diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor (3) ansteuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem zum Starten der Brennkraftmaschine (2) in kaltem Zustand bei stehendem Hauptelektromotor (3) Kupplungssteuersignale gebildet und abgegeben werden, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt, geprüft wird, ob das Getriebe (5) in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgegeben wird, auf das hin das Getriebe (5) in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung geschaltet wird, und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine (2) durch den Hauptelektromotor (3) gebildet und abgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem geprüft wird, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors (3) und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgegebene Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupplungssteuersignal gebildet und abgegeben wird, so dass die Kupplung (4) auskuppelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem geprüft wird, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors (3) oder einer Betriebseinrichtung (13) für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine (2) steht, durch Abgabe entsprechender Signale an eine Betriebseinrichtung (18) für den Zusatzelektromotor (6) und an ein Steuergerät (7) für die Brennkraftmaschine (2) die Brennkraftmaschine (2) gestartet und ein Kupplungssteuersignal zum Einkuppeln der Kupplung (4) gebildet und an die Kupplung (4) abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem der Zusatzelektromotor (6) ein Starter-Generator ist und in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine (2) getriebener Generator geschaltet ist, wenn der Zusatzelektromotor (6) nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine (2) und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine (2) und Hauptelektromotor (3) angesteuert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem der Hauptelektromotor (3) als Starter-Generator ausgebildet ist und bei dem geprüft wird, ob ein Energiespeicher (21) zur Versorgung des Hauptelektromotors (3) geladen werden soll, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Hauptelektromotor-Signal gebildet und abgegeben wird, auf das hin der Hauptelektromotor (3) als Generator zum Laden des Energiespeichers (21) betrieben wird.
Steuereinrichtung zur Steuerung eines Vollhybrid-Antriebs mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die wenigstens einen Ausgang zur Abgabe von Hauptelektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung (13) zum Betrieb des Hauptelektromotors (3), zur Abgabe von Kupplungssteuersignalen zum Aus- oder Einkuppeln der Kupplung (4), zur Abgabe von Zusatzelektromotor-Signalen an eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6), zur Abgabe von Signalen an ein Steuergerät (7) für die Brennkraftmaschine und zur Abgabe von Getriebesignalen an das Getriebe (5) sowie wenigstens einen Eingang zum Empfangen von Temperatursignalen, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine (2) wiedergeben, aufweist, und die weiter dazu ausgebildet ist, Temperatursignale zu erfassen und bei stehender Brennkraftmaschine (2), arbeitendem Hauptelektromotor (3), und einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) zu bilden und an diese abzugeben, so dass der Zusatzelektromotor (6) die Brennkraftmaschine (2) startet.
Steuereinrichtung nach Anspruch 23, die weiter dazu ausgebildet ist, dass sie nach dem Starten der Brennkraftmaschine (2) eine aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors (3) ermittelt, durch Abgabe entsprechender Signale die Brennkraftmaschine (2) und/oder der Zusatzelektromotor (6) so ansteuert, dass die Drehzahl von Brennkraftmaschine (2) und Hauptelektromotor (3) aneinander angeglichen werden, und Kupplungssteuersignale für die Kupplung (4) bildet und an diese abgibt, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, die weiter dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob ein Anfahren aus dem Stand gewünscht ist, und, wenn dies der Fall ist, Hauptelektromotor- und/oder Kupplungssteuersignale zu bilden und abzugeben, so dass die Kupplung (4) auskuppelt oder ausgekuppelt gehalten wird und die Betriebseinrichtung (13) für den Hauptelektromotor (3) diesen zum Anfahren allein mit dem Hauptelektromotor (3) ansteuert.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, die weiter dazu ausgebildet ist, dass sie zum Starten der Brennkraftmaschine (2) in kaltem Zustand bei stehendem Hauptelektromotor (3) Kupplungssteuersignale bildet und abgibt, auf die hin die Kupplung (4) einkuppelt, prüft, ob das Getriebe (5) in einer Leerlauf- bzw. Neutralstellung ist, und, wenn dies nicht der Fall ist, ein Getriebesignal erzeugt und abgibt, auf das hin das Getriebe (5) in eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung geschaltet wird und danach Steuersignale zum Starten der Brennkraftmaschine (2) durch den Hauptelektromotor (3) bildet und abgibt.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, die weiter so ausgebildet ist, dass sie prüft, ob die aktuelle Drehzahl des Hauptelektromotors (3) und/oder ein gewünschtes Drehmoment kleiner als vorgegebene Grenzwerte sind, und, wenn dies erfüllt ist, ein Kupplungssteuersignal bildet und abgibt, so dass die Kupplung (4) auskuppelt.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, die weiter so ausgebildet ist, dass diese prüft, ob eine Funktionsstörung des Hauptelektromotors (3) oder der Betriebseinrichtung (13) für diesen vorliegt, und, wenn dies der Fall ist und die Brennkraftmaschine (2) steht, durch Abgabe entsprechender Signale an die Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) und an das Steuergerät (7) für die Brennkraftmaschine (2) die Brennkraftmaschine (2) startet, und wenigstens ein Kupplungssteuersignal zum Einkuppeln der Kupplung (4) bildet und abgibt.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, die weiter so ausgebildet ist, dass der dann als Starter-Generator ausgebildete Zusatzelektromotor (6) in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Steuersignal oder immer dann als von der Brennkraftmaschine (2) getriebener Generator geschaltet ist, wenn der Zusatzelektromotor (6) nicht zum Anlassen der Brennkraftmaschine (2) und/oder zur Synchronisierung der Drehzahlen von Brennkraftmaschine (2) und Hauptelektromotor (3) angesteuert ist.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, die weiter so ausgebildet ist, dass diese prüft, ob ein Energiespeicher (21) zur Versorgung des Hauptelektromotors (3) geladen werden soll, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Hauptelektromotor-Signal bildet und abgibt, auf das hin der dann als Starter-Generator ausgebildete Hauptelektromotor (3) als Generator zum Laden des Energiespeichers (21) betrieben wird.
Computerprogramm für eine mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zu verbindende Datenverarbeitungseinrichtung (1) mit einem Prozessor (23), das Instruktionen umfasst, bei deren Ausführung der Prozessor (23) und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung (1) das Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22 durchführt, und insbesondere Temperatursignale, die eine Temperatur der Brennkraftmaschine (2) wiedergeben, erfasst und bei stehender Brennkraftmaschine (2), arbeitendem Hauptelektromotor (3), einer erfassten Temperatur, die eine vorgegebene Mindesttemperatur überschreitet, sowie bei Erfüllung wenigstens einer weiteren Betriebsbedingung Steuersignale für eine Betriebseinrichtung (19) für den Zusatzelektromotor (6) bildet und an diesen abgibt, so dass der Zusatzelektromotor (6) die Brennkraftmaschine (2) startet.
Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 31.