DE102008023162A1 - Motor vehicle, particularly racing vehicle, has hybrid drive and internal-combustion engine which operates on vehicle wheels by drive connection - Google Patents

Motor vehicle, particularly racing vehicle, has hybrid drive and internal-combustion engine which operates on vehicle wheels by drive connection Download PDF

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Abstract

The motor vehicle has a hybrid drive and an internal-combustion engine (42) which operates on vehicle wheels by a drive connection. An electric machine (34) is provided which is mechanically coupled with the vehicle wheels. A controller (50) is provided which controls the mechanical coupling between electric machine and vehicle wheels and the electrical connection between the electric machine and accumulators (82,86). The controller operates as a function of the output signal of an input unit (58).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Hybridantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a vehicle with hybrid drive according to the preamble of claim 1.

Derartige Hybridfahrzeuge für den Straßenverkehr sind als kommerzielle Produkte im Handel. Die Elektromaschine dient dazu, beim Abbremsen des Fahrzeuges Energie zurückzugewinnen, die in einem Akkumulator gespeichert wird. Ferner hat die Elektromaschine die Aufgabe, das Fahrzeug zu bewegen, wenn nur wenig Antriebsleistung benötigt wird. Das Umschalten des Antriebes von der Brennkraftmaschine auf die Elektromaschine erfolgt durch eine Steuereinheit, die in Abhängigkeit von gemessenen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine und des Akkumulators und den jeweils gegebenen Anforderungen an das Fahrverhalten des Fahrzeuges arbeitet.such Hybrid vehicles for the traffic are commercially available as commercial products. The electric machine is used to recover energy when braking the vehicle, which in one Accumulator is stored. Furthermore, the electric machine has the Task to move the vehicle when driving power is low is needed. The switching of the drive from the internal combustion engine to the Electric machine is done by a control unit, depending on of measured state variables of Internal combustion engine and the accumulator and each given Requirements for the handling of the vehicle works.

Unter Elektromaschinen werden somit in den Ansprüchen und der vorliegenden Beschreibung elektrische Maschinen verstanden, die als Motor und Generator arbeiten können.Under Electric machines are thus in the claims and the present description electrical Understood machines that can work as a motor and generator.

Bei diesen bekannten Hybridfahrzeugen hat der Fahrer keine Einflussmöglichkeit auf Details des Arbeitens der Steuerschaltung.at This known hybrid vehicles, the driver has no influence on details of working the control circuit.

Ein derartiges Hybridfahrzeug ohne Eingriffsmöglichkeiten für den Fahrer ist gut geeignet, um im Alltagsverkehr den Kraftstoffverbrauch zu minimieren.One Such hybrid vehicle without intervention for the driver is well suited to fuel consumption in everyday traffic too minimize.

Es gibt jedoch auch andere Einsatzbedingungen für Fahrzeuge, bei denen man von der Idee eines Hybridantriebes gut Gebrauch machen könnte. Hierzu gehören Rennfahrzeuge, und zwar sowohl seriennahe Touren-Rennfahrzeuge als auch vollständig separat konzipierte Formel 1-Rennfahrzeuge oder dergleichen.It However, there are other conditions of use for vehicles in which one could make good use of the idea of a hybrid drive. For this belong Racing vehicles, both near-standard touring racing vehicles as also completely separate designed Formula 1 racing cars or the like.

Bei diesen Rennfahrzeugen geht es darum, Möglichkeiten für die Geschicklichkeit des Fahrers zu eröffnen, die dann letztlich über Sieg oder Niederlage entscheiden. Aus diesem Grunde ist eine vollautomatische Steuereinheit für einen Hybridantrieb in Rennfahrzeugen weniger erwünscht.at These race cars are about opportunities for skill to open the driver, which ultimately over Decide victory or defeat. For this reason, a fully automatic Control unit for a hybrid drive in racing cars less desirable.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein für Rennzwecke geeignetes Hybridfahrzeug geschaffen werden, bei welchem der Fahrer Einflussmöglichkeiten auf das Arbeiten des Hybridantriebes hat.By The present invention is therefore intended to be a racing vehicle suitable hybrid vehicle be created, in which the driver influence options on working of the hybrid drive has.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Hybridfahrzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.These The object is achieved by a hybrid vehicle having the features specified in claim 1.

Bei einem erfindungsgemäßen Hybridfahrzeug kann der Fahrer manuell Einfluss darauf nehmen, ob und ggfs. wie stark eine Elektromaschine bremst oder beschleunigt. Auch kann der Fahrer in Rennphasen, in denen die volle Antriebsleistung der Brennkraftmaschine nicht zum Bewegen des Fahrzeuges benötigt wird, den verbleibenden Teil der Leistung der Brennkraftmaschine dazu nützen, eine oder mehrere der Elektromaschinen anzutreiben und so den Akkumulator des Fahrzeuges zusätzlich (zur zurückgewonnene Bremsenergie) aufzuladen. Die so gespeicherte Leistung kann in Zeiten, in denen maximale Leistung zum Bewegen des Fahrzeuges gewünscht wird, aus dem Akkumulator abgerufen und über die Elektromaschinen den Rädern zugeführt werden.at a hybrid vehicle according to the invention The driver can manually influence whether and, if so, how strongly an electric machine brakes or accelerates. Also, the Driver in racing phases, in which the full drive power of the internal combustion engine not needed to move the vehicle, the remaining Part of the performance of the internal combustion engine to one or more of the To drive electric machines and so the accumulator of the vehicle additionally (to the recovered Braking energy). The stored power can be used in times in which maximum power is desired to move the vehicle, retrieved from the accumulator and the electric machines the wheels be supplied.

Dies ermöglicht es, Rennfahrzeuge zu konzipieren, die eine sehr hohe Spitzenleistung aufweist, ohne dass die Brennkraftmaschine hierzu extrem ausgelegt werden müsste. Derartige letzte Leistungspitzen einer Brennkraftmaschine erhöhen deren mechanischen Aufwand erheblich und bedeuten ein Risiko für die Zuverlässigkeit ihres Arbeitens. Durch die Erfindung können somit Rennausfälle, die durch Schwierigkeiten mit der Brennkraftmaschine bedingt sind, vermindert werden.This allows it to design racing cars that have a very high peak performance has, without the internal combustion engine designed for this extremely would have to be. Such last power peaks of an internal combustion engine increase their mechanical effort significantly and represent a risk to reliability of her work. The invention can thus racing failures by Difficulties with the internal combustion engine are due, reduced become.

Bei dem erfindungsgemäßen Hybridfahrzeug kann man auch die manuell vorgebbare Steuerung des Arbeitens der Elektromaschinen zum Bremsen und/oder zum Beschleunigen dazu ausnützen, die Fahreigenschaften des Fahrzeuges gezielt zu optimieren. So ist es bei einem normalen Rennfahrzeug nicht ohne weiteres möglich, ein Rad abzubremsen, ein anderes dagegen zu beschleunigen. Dies lässt sich durch entsprechende Programmierung der Steuereinheit eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges auf einfache Weise realisieren, und zwar in sehr flexibler Weise.at the hybrid vehicle according to the invention One can also use the manually definable control of working the Electric machines for braking and / or accelerating exploit the To optimize driving characteristics of the vehicle. That's the way it is in a normal race car not readily possible, a To slow the wheel, but to accelerate another. This is possible by appropriate programming of the control unit of a vehicle according to the invention in a simple way, in a very flexible way.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in subclaims.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine sichere, gegen Verwechslungen geschützte Bedienung der Steuereinheit gemäß den Wünschen des Fahrers von Vorteil.The Development of the invention according to claim 2 is in terms of safe, against confusion protected operation the control unit according to the wishes of Driver's advantage.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist deshalb vorteilhaft, weil das Vorgeben des Arbeitens des Hybridantriebes erfolgen kann, ohne dass die Hand des Fahrers von der Stelle genommen werden muss, an der sie sich sowieso gerade befindet. Dies ist im Hin blick auf eine rasche Befehlseingabe in die Steuerschaltung von Vorteil.The Development of the invention according to claim 3 is advantageous because prescribing the operation of the hybrid drive can be done without taking the driver's hand off the spot must be where she is currently located anyway. This is in Look for a quick command entry into the control circuit of Advantage.

Normalerweise werden bei Rennfahrzeugen nur die Hinterräder angetrieben. Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird erreicht, dass die Elektromaschinen auch den überwiegenden Teil der Bremsleistung, die durch die Vorderräder geleistet wird, zur Rückgewinnung von Energie nützen.Normally, only the rear wheels are driven on racing vehicles. With the development of the invention according to claim 4 ensures that the electric machines and the vast majority Part of the braking power provided by the front wheels to recover energy.

Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 im Hinblick darauf vorteilhaft, die beiden Vorderräder ggfs. unterschiedlich zu bremsen und/oder beschleunigen zu können. Die beiden Vorderräder können unterschiedlich rasch drehen.there is the development of the invention according to claim 4 in view thereof advantageous, the two front wheels if necessary, to brake differently and / or accelerate. The two front wheels can rotate at different speeds.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 6 bis 9 gestattet es, die Elektromaschinen wahlweise mit der Brennkraftmaschine zu verbinden, um den Akkumulator zu Zeiten, in denen die Leistung der Brennkraftmaschine nicht voll für das Bewegen des Fahrzeuges benötigt wird, aufzuladen. Umgekehrt können die Elektromotoren auch nur mit den Rädern gekoppelt werden, wenn das Bremsen und/oder das Beschleunigen ausschließlich durch die Elektromaschinen erfolgen soll.The Development of the invention according to claims 6 to 9 allows the electric machines optionally with the internal combustion engine to connect to the accumulator at times when the performance the engine is not full for moving the vehicle needed is going to charge. Conversely, you can The electric motors can also be coupled only with the wheels, though Braking and / or accelerating exclusively by the electric machines should be done.

Bei einem Fahrzeug gemäß Anspruch 10 kann die Steuerschaltung in Abhängigkeit von gemessenen Zustandsgrößen des Antriebes arbeiten, z. B. in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, deren Temperatur, der Raddrehzahl und dem gerade vorliegenden Schlupf der Räder, dem Ladezustand des Akkumulators, der Stellung des Gaspedales bzw. des Bremspedales, dem jeweils eingelegten Gang usw..at a vehicle according to claim 10, the control circuit in response to measured state variables of the Drive work, z. B. in dependence From the speed of the internal combustion engine, their temperature, the wheel speed and the present slip of the wheels, the state of charge of the accumulator, the position of the accelerator pedal or the brake pedal, the respectively inserted Gear, etc.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 ist im Hinblick auf eine gute Kühlung der Akkumulatoren des Hybridfahrzeuges von Vorteil.The Development of the invention according to claim 11 is in terms of good cooling of the batteries of Hybrid vehicle advantageous.

Dabei wird mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 einerseits eine effektive Kühlung der Akkumulatoren gewährleistet, andererseits das Fahrverhalten des Fahrzeuges bei Geradeausfahrt nicht verschlechtert, eher sogar stabilisiert. Bei Kurvenfahrt erhält man durch die Anströmung der Kühlrippen einen das Fahrzeug zum Krümmungsmittelpunkt der Bahn zu drücken suchenden Kraftbeitrag.there becomes with the development of the invention according to claim 12 on the one hand a effective cooling of the accumulators ensures on the other hand, the handling of the vehicle when driving straight ahead not deteriorated, rather stabilized. When cornering you get through the flow the cooling fins one the vehicle to the center of curvature to push the web seeking power.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 ist im Hinblick auf gleichförmige Kühlung der verschiedenen Abschnitte der Akkumulatoren von Vorteil, da alle Kühlrippen gleich lang sein können.The Development of the invention according to claim 13 is with regard to uniform Cooling the different sections of accumulators beneficial since all cooling fins can be the same length.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 erfolgt im Hinblick auf gute Kühlung der Akkumulatoren.Also The development of the invention according to claim 14 takes place in view on good cooling of the accumulators.

Bei einem Fahrzeug gemäß Anspruch 15 kann man das Arbeiten der Elektromaschinen z. B. im Bremsbetrieb oder Vorschubbetrieb kontinuierlich vorgeben.at a vehicle according to claim 15 you can work the electrical machines z. B. in braking mode or continuously specify feed mode.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 ist im Hinblick auf gute Festigkeit der Karosserie bei geringem Gesamtgewicht des Fahrzeuges von Vorteil: Der Akkumulator selbst oder eine diesen tragende Struktur gehören zu den tragenden Fahrzeugteilen.The Development of the invention according to claim 16 is low in terms of good body strength Total weight of the vehicle is an advantage: the accumulator itself or a structure carrying these belong to the supporting vehicle parts.

Die Weiterbildung dee Erfindung gemäß Anspruch 17 bindet die Elektromaschine(n) in das ABS-System bzw. das ASR-System des Fahrzeuges ein.The Further development of the invention according to claim 17 binds the electric machine (s) in the ABS system or the ASR system of the vehicle.

Dabei ist mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 18 gewährleistet, dass ein befohlenes Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeuges verzögerungsfrei erfolgt, da die verhältnismäßig langsam arbeitende Lambda-Regelung vorübergehend ausgeschaltet wird.there is ensured with the development of the invention according to claim 18, that a commanded acceleration or deceleration of the vehicle is instantaneous takes place since the relatively slow operating lambda control temporarily is turned off.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:below the invention with reference to an embodiment with reference closer to the drawing explained. In this show:

1 eine Aufsicht auf ein Rennfahrzeug, welches mit einem Hybridantrieb mit manueller Beeinflussbarkeit durch den Fahrer ausgestattet ist, wobei Kühlrippen eines hinteren Akkumulators weggelassen sind; und 1 a plan view of a racing vehicle, which is equipped with a hybrid drive with manual controllability by the driver, with cooling fins of a rear accumulator are omitted; and

2 eine Aufsicht auf die Rückseite des Rennfahrzeuges nach 1, wobei ein Teil der Rückwand weggebrochen ist. 2 a view of the back of the race car after 1 , wherein a part of the rear wall is broken away.

Das in der Zeichnung dargestellte Rennfahrzeug hat eine Karosserie 10, welche ein nicht näher gezeigtes Rohrgerüst und eine Außenhaut aufweist.The racing vehicle shown in the drawing has a body 10 , which has a pipe frame not shown in detail and an outer skin.

Das Rennfahrzeug hat breite Hinterräder 12, 14 und etwas schmälere und kleinere Vorderräder 16, 18.The racing car has wide rear wheels 12 . 14 and slightly narrower and smaller front wheels 16 . 18 ,

Die Hinterräder 12, 14 sind über Achsgehäuse 20, 22 mit einer hinteren Verteilereinheit 24 verbunden, welche die Verteilung der Antriebsleistung auf die hinteren Räder 12, 14 besorgt.The rear wheels 12 . 14 are over axle housing 20 . 22 with a rear distributor unit 24 connected the distribution of drive power to the rear wheels 12 . 14 concerned.

In den Achsgehäusen 20, 22 laufende nicht dargestellte Steckwellen verbinden die Hinterräder 12, 14 mit den Abtriebswellen der Verteilereinheit 24, wie an sich bekannt. Die Hinterachse kann zusätzlich Gelenke aufweisen, welche ein unabhängiges Federn der beiden Hinterräder 12, 14 erlauben, wie üblich. Diese Gelenke sind in der Zeichnung ebenso wenig dargestellt wie konventionelle Bremsen für die Hinterräder 12, 14 und die Vorderräder 16, 18, die hinzuzudenken sind.In the axle housings 20 . 22 running, not shown plug-in shafts connect the rear wheels 12 . 14 with the output shafts of the distribution unit 24 as is known. The rear axle may additionally have joints which provide independent springs of the two rear wheels 12 . 14 allow, as usual. These joints are shown in the drawing as little as conventional brakes for the rear wheels 12 . 14 and the front wheels 16 . 18 that have to be considered.

Ähnlich sind die Vorderräder 16, 18 von Achsgehäusen 26, 28 getragen, wie sie bei vorderradgetriebenen Fahrzeugen üblich sind.Similar are the front wheels 16 . 18 of axle housings 26 . 28 worn, as is common in front-wheel drive vehicles.

In den Achsgehäusen 26, 28 laufen nicht dagestellte Gelenkwellen, über welche die Vorderräder 16, 18 mit Abtriebswellen einer vorderen Verteilereinheit 30 verbunden sind, welche die Verteilung der Antriebsleistung bzw. der Bremsleistung auf die beiden Vorderräder 16, 18 vornimmt. Die Gelenke der Achsgehäuse sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.In the axle housings 26 . 28 Do not run unpierced drive shafts, over which the front wheels 16 . 18 with output shafts of a front distributor unit 30 are connected, which the distribution of the drive power and the braking power to the two front wheels 16 . 18 performs. The joints of the axle housing are not shown for the sake of simplicity.

Die hintere Verteilereinheit 24 umfasst für die beiden Hinterräder jeweils eine axiale Hintereinanderschaltung aus einer ersten steuerbaren Schaltkupplung 32, einer Elektromaschine 34 und einer zweiten steuerbaren Schaltkupplung 36.The rear distributor unit 24 includes for the two rear wheels in each case an axial series connection of a first controllable clutch 32 , an electric machine 34 and a second controllable clutch 36 ,

Die Elektromaschine 34 kann in einem Bremsmodus als elektrischer Generator und in einem Vorschubmodus als elektrischer Antriebsmotor arbeiteb.The electric machine 34 can work in a braking mode as an electric generator and in a feed mode as an electric drive motor.

Zwischen den inneren, ersten Schaltkupplungen 32 sitzt ein Differential 38, dessen Ausgangswellen mit den getriebenen Wellen der Schaltkupplungen 32 verbunden sind, und dessen Eingangswelle mit dem Ausgang eines Schaltgetriebes 40 verbunden ist. Das Schaltgetriebe 40 ist eingangsseitig mit der Welle einer Brennkraftmaschine 42 verbunden.Between the inner, first clutches 32 sits a differential 38 , whose output shafts with the driven shafts of the clutches 32 are connected, and its input shaft to the output of a gearbox 40 connected is. The manual transmission 40 is the input side with the shaft of an internal combustion engine 42 connected.

Die Welle der Brennkraftmaschine 42 ist über ein zweites synchron zum Schaltgetriebe 40 geschaltetes Schaltgetriebe 44 mit einer Kardanwelle 46 verbunden, die zur Vorderachse führt, genauer gesagt zur Eingangswelle eines Differentiales 38. Dessen beide Abtriebswellen sind mit den getriebenen Teilen innerer Schaltkupplungen 32 verbunden, welche zu der vorderen Verteilereinheit 30 gehören. Die Ausgänge der Schaltkupplungen 32 sind wieder mit Elektromaschinen 34 verbunden, die ihrerseits über Schaltkupplungen 36 mit den Vorderrädern 16, 18 verbunden sind.The shaft of the internal combustion engine 42 is about a second synchronous to the manual transmission 40 switched gearbox 44 with a cardan shaft 46 connected to the front axle, more precisely to the input shaft of a differential 38 , Whose two output shafts are with the driven parts of internal clutches 32 connected to the front distribution unit 30 belong. The outputs of the clutches 32 are back with electric machines 34 connected, in turn, via clutches 36 with the front wheels 16 . 18 are connected.

Je nach dem Schaltzustand der Schaltkupplungen 32 und 36 sind folgende Betriebszustände der Elektromaschinen 34 möglich:
Ist die innere Schaltkupplung 32 geschlossen und die äußere Schaltkupplung 36 geöffnet, so kann die Elektromaschine 34 von der Brennkraftmaschine 42 angetrieben werden.Depending on the switching state of the clutches 32 and 36 are the following operating states of the electric machines 34 possible:
Is the inner clutch 32 closed and the outer clutch 36 open, so can the electric machine 34 from the internal combustion engine 42 are driven.

Ist die Schaltkupplung 32 geschlossen und die Schaltkupplung 36 geschlossen, so addiert sich die Antriebsleistung der Elektromaschine 34 bzw. deren Bremsleistung zur Antriebsleistung bzw. Bremsleistung der Brennkraftmaschine 42.Is the clutch 32 closed and the clutch 36 closed, so adds the drive power of the electric machine 34 or their braking power to the drive power or braking power of the internal combustion engine 42 ,

Ist die Schaltkupplung 32 geöffnet und die Schaltkupplung 36 geschlossen, so kann eine Elektromaschine 34 unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 42 ein Rad abbremsen oder dieses beschleunigen.Is the clutch 32 opened and the clutch 36 closed, so can an electric machine 34 regardless of the speed of the internal combustion engine 42 slow down or accelerate a wheel.

Die Schaltkupplungen 32, 36 können übliche Servokupplungen sein, wie sie in Verbindung mit automatischen Schaltgetrieben verwendet werden, insbesondere Lamellenkupplungen. Für die Zwecke der Beschreibung sei der Einfachheit halber angenommen, dass es sich um magnetbetätigte Schaltkupplungen handelt. Man kann jedoch auch hydraulische Schaltkupplungen verwenden, deren Steuerventile dann analog angesteuert werden wie die Schaltkupplungen 32, 36 beim betrachteten Ausführungsbeispiel betätigt werden.The clutches 32 . 36 may be conventional servo clutches, as used in conjunction with automatic transmissions, in particular multi-plate clutches. For the purposes of the description, for the sake of simplicity, it will be assumed that they are solenoid-operated clutches. However, you can also use hydraulic clutches, the control valves are then controlled analogously as the clutches 32 . 36 be operated in the considered embodiment.

Das Betätigen der Schaltkupplungen 32, 36 erfolgt durch eine Steuereinheit 50, die mit den Schaltkupplungen durch Steuerleitungen 52 bzw. 54 verbunden ist.The actuation of the clutches 32 . 36 is done by a control unit 50 that with the clutches through control lines 52 respectively. 54 connected is.

Die Steuereinheit 50 ist ferner über Kabel 56 mit den Elektromaschinen 34 verbunden. Die Kabel 56 enthalten große Querschnitte aufweisende Leiter, die zum Zuführen von Strom zu den Elektromaschinen 34 bzw. zum Rückführen von Strom von den Elektromaschinen 34 dienen. Zusätzlich können die Kabel 56 noch Steuerleitungen enthalten, welche das Arbeiten der Elektromaschinen 34 steuern.The control unit 50 is also via cable 56 with the electric machines 34 connected. The cables 56 contain large cross-section conductors, which are used to supply power to the electrical machines 34 or for returning electricity from the electric machines 34 serve. In addition, the cables can 56 still contain control cables, which are the work of electrical machines 34 Taxes.

Die Steuereinheit 50 enthält eine Logikschaltung, welche die Art ihres Arbeitens vorgibt, sowie Leistungskreise, die die Pegel der Ausgangssignale so verstärken, dass sie zur Ansteuerung von Lasten geeignet sind, z. B. der Betätigungsmagnete der Schaltkupplungen 32 und 36.The control unit 50 includes a logic circuit that dictates the nature of their work, as well as power circuits that amplify the levels of the output signals so that they are suitable for driving loads, eg. B. the actuating magnets of the clutches 32 and 36 ,

Die Steuereinheit 50 arbeitet in erster Linie in Abhängigkeit von einer manuell betätigbaren Eingabeeinheit 58, die auf einem Lenkrad 60 des Rennfahrzeuges untergebracht ist. Die Eingabeeinheit 58 ist als Feld von Tasten 62 gezeigt, von denen jede einer bestimmte Funktion des Hybridantriebes zugeordnet ist. Derartige Funktionen können sein:

  • – Abbremsen eines Rades;
  • – Abbremsen zweier Räder im gleichen Ausmaße oder im vorgegebenen Verhältnis;
  • – Abbremsen einer Achse umnd eines Rades der anderen Achse in unterschiedlichen Verhältnissen;
  • – Abbremsen aller Räder im gleichen Ausmaße oder in vorgegebenem Verhältnis;
  • – Beschleunigen eines Rades;
  • – Beschleunigen zweier Räder im gleichen Ausmaße oder im vorgegebenen Verhältnis;
  • – Beschleunigen einer Achse umnd eines Rades der anderen Achse in unterschiedlichen Verhältnissen;
  • – Beschleunigen aller Räder im gleichen Ausmaße oder in vorgegebenem Verhältnis.
  • – Laden des Akkumulators bei Betrieb der Brennkraftmaschine in Teillast;
  • – Bewegen des Fahrzeuges ausschließlich mit der Brennkraftmaschine;
  • – Bremsen des Fahrzeuges ausschließlich mit der konventionellen Bremsanlage;
  • – Bremsen des Fahrzeuges ausschließlich mit den Elektromaschinen 34;
  • – vorübergehendes Ausschalten des ABS-Systems; und
  • – Vorübergehendes Ausschalten des ASR-Systems.
The control unit 50 works primarily in response to a manually operable input unit 58 on a steering wheel 60 the racing vehicle is housed. The input unit 58 is as a field of buttons 62 shown, each of which is assigned to a specific function of the hybrid drive. Such functions can be:
  • - braking a wheel;
  • - braking two wheels to the same extent or in the specified ratio;
  • Braking one axle and one wheel of the other axle in different proportions;
  • - braking of all wheels to the same extent or in predetermined proportions;
  • - accelerating a wheel;
  • - accelerate two wheels to the same extent or in the specified ratio;
  • Accelerating one axle and one wheel of the other axle in different ratios;
  • - Acceleration of all wheels to the same extent or in a predetermined ratio.
  • - Charging the accumulator during operation of the internal combustion engine in partial load;
  • - moving the vehicle exclusively with the internal combustion engine;
  • - Braking of the vehicle only with the conventional brake system;
  • - Braking the vehicle only with the electric machines 34 ;
  • - temporarily switching off the ABS system; and
  • - Temporarily switching off the ASR system.

Für manche der oben angesprochenen Betriebszustände des Fahrzeuges kann es wünschenswert sein, die Stärke vorzugeben, mit welcher die Betriebsart durchgeführt werden soll. Hierzu kann die Eingabeeinheit 58 zusätzlich ein Rändelrad 64 aufweisen, welches ebenfalls auf dem Lenkrad 60 angeordnet ist.For some of the vehicle operating conditions discussed above, it may be desirable to specify the amount at which the mode is to be performed. For this purpose, the input unit 58 in addition a knurled wheel 64 which also on the steering wheel 60 is arranged.

Zusätzlich arbeitet die Steuereinheit 50 mit verschiedenen Sensoreinheiten zusammen, die die Ist-Betriebszustände des Fahrzeuges ermitteln. Hiervon sind in der Zeichnung folgende gezeigt: Raddrehzahlfühler 66 für die Vorder- und Hinterräder; ein Stellungsgeber 68 für die Stellung eines Gaspedales 70 des Fahrzeuges; ein Stellungsgeber 72 für die Stellung eines Bremspedales 74 des Fahrzeuges; eine Fühleinheit 76 für Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 42, welche z. B. deren Drehzahl, Betriebstemperatur, Daten zur Gemisch-Zusammensetzung usw. ermittelt und eine entsprechende Anzahl einzelner Sensoren umfasst; eine Fühleinheit 78, welche die aktuellen Betriebsparameter des Schaltgetriebes 40 erfasst; eine Fühleinheit 80, welche die entsprechenden Parameter des Schaltgetriebes 44 erfasst; eine Fühleinheit 84, welche Betriebsparameter eines hinteren Akkumulators 82 erfasst, welcher über der Hinterachse im Heck des Fahrzeuges angeordnet ist; eine Fühleinheit 88, die die Betriebsparameter eines vorderen Akkumulators 86 erfasst, der im Bereich unter dem Fahrersitz angeordnet ist; und eine Fühleinheit 88, welche die aktuellen Eigenschaften der Umgebungsluft misst, insbesondere Luftdruck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt.In addition, the control unit works 50 with various sensor units, which determine the actual operating conditions of the vehicle. Of these, the following are shown in the drawing: Raddrehzahlfühler 66 for the front and rear wheels; a positioner 68 for the position of an accelerator pedal 70 of the vehicle; a positioner 72 for the position of a brake pedal 74 of the vehicle; a feeling unit 76 for operating parameters of the internal combustion engine 42 which z. B. determines their speed, operating temperature, data for mixture composition, etc. and includes a corresponding number of individual sensors; a feeling unit 78 showing the current operating parameters of the manual transmission 40 detected; a feeling unit 80 , which are the corresponding parameters of the manual transmission 44 detected; a feeling unit 84 , which operating parameters of a rear accumulator 82 detected, which is located above the rear axle in the rear of the vehicle; a feeling unit 88 representing the operating parameters of a front accumulator 86 detected, which is located in the area under the driver's seat; and a feeling unit 88 which measures the current properties of the ambient air, in particular air pressure, temperature and moisture content.

Ausgehend von den Ausgangssignalen der Raddrehzalfühler 66 übernimmt die Steuereinheit 50 auch die Aufgaben des Antiblockierschutzes (ABS) und der Traktionskontrolle (ASR).Based on the output signals of Raddrehzalfühler 66 takes over the control unit 50 also the tasks of anti-lock protection (ABS) and traction control (ASR).

Dabei kann sie in bekannter Weise mit dem herkömmlichen System zur vorübergehenden Entlastung des Betätigungsdruckes der herkömmlichen Hydraulikbremsen und dem herkömmlichen System zur Verminderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine zusammenarbeiten.there can it in a known manner with the conventional system for temporary Relief of the operating pressure the conventional hydraulic brakes and the conventional one System for reducing the speed of the internal combustion engine work together.

Zusätzlich wird aber durch entsprechende Ansteuerung der Elektromaschinen 34 ein Entschärfen der Schlupfsituation herbeigeführt. Dabei wird der Beeinflussung über die Elektromaschinen 34 der Vorrang vor den klassischen Maßnahmen gegeben. Nur wenn die Beeinflussung durch die Elektromaschinen 34 nicht ausreichend ist, wird auf die klassischen Maßnahmen zurückgegriffen.In addition, however, by appropriate control of the electric machines 34 a disarming of the slip situation brought about. This is influenced by the electric machines 34 given priority over the classic measures. Only if the influence of the electric machines 34 is insufficient, the classic measures are used.

Dies hat den weiteren Vorteil, dass nach Beendigung der gefährlichen Schlupfsituation die vorherigen Möglichkeiten zum Beschleunigen des Fahrzeuges sofort wieder unverändert zur Verfügung stehen. Beim klassischen Vorgehen steht dem die Trägheit der Lambda-Regelung entgegen.This has the further advantage that after completion of the dangerous Slip situation the previous possibilities to accelerate of the vehicle immediately available unchanged. The classic approach is counteracted by the inertia of the lambda control.

Wird bei dem hier beschriebenen Fahrzeug zusätzlich zur Behebung der Schlupfsituation über die Elektromaschinen 34 auf die Brennkraftmaschine 42 eingewirkt, weil dies aus Sicherheitsgründen unerlässlich ist, veranlasst die Steuereinheit 50, dass die Lambda-Regelung unverändert weiter läuft, oder ggf. auch abgeschaltet wird.Is in the vehicle described here in addition to the correction of the slip situation on the electric machines 34 on the internal combustion engine 42 acted, because this is essential for safety reasons, causes the control unit 50 in that the lambda control continues to run unchanged, or possibly also switched off.

Dass beim hier beschriebenen Fahrzeug kritischen Schlupfsituationen zunächst über die Elektromaschinen und nur in Extremfällen über die klassischen Instrumente begegnet wird hat auch den Vorteil, dass das Fahrzeug sicherer läuft. Die klassischen Instrumente ändern die von den Antriebswellen zu Übertragenden Drehmomente sprunghaft. Da die Antriebswellen unter den hohen Drehmomenten nicht unerheblich tordieren, können sprunghafte Änderungen des übertragenen Drehmomentes zu Schwinungen im Antriebsstrang führen, die sich auch auf die Räder übertragen und die Schlupfsitutation negativ beeinflussen. Außerdem können diese Schwingungen zu Materialbrüchen führen. Die Abhilfe über Elektromaschinen lässt sich feiner und stoßfreier gestalten.That in the vehicle described here critical slip situations first on the Electric machines and only in extreme cases on the classical instruments also has the advantage that the vehicle runs safely. The change classic instruments those to be transferred from the drive shafts Torques leaps and bounds. Since the drive shafts are not among the high torques irrelevant, can sudden changes of the transferred Torque cause drifting in the drivetrain, which also affect the Transfer wheels and negatively affect the hatching position. Besides, these vibrations can to material breaks to lead. The remedy over Electric machines leaves finer and bumpless shape.

In Abhängigkeit der verschiedenen Fühlerausgangssignale optimiert die Steuereinheit 50 das Arbeiten des Hybridantriebes im Hinblick auf möglichst geringen Kraftstoffverbrauch. Dieser automatischen Regelung überlagert und hierarchisch vorrangig sind diejenigen Befehle, die von der Eingabeeinheit 58 auf die Steuereinheit 50 gegeben werden.Depending on the different sensor output signals, the control unit optimizes 50 the work of the hybrid drive with regard to the lowest possible fuel consumption. This automatic control superimposed and hierarchical priority are those commands issued by the input unit 58 on the control unit 50 are given.

Die Kabel, die sich zwischen den Kühleinheiten und den Sensoren und der Steuereinheit 50 ertrecken, sind nur ansatzweise wiedergegeben. Es versteht sich, dass die bei den verschiedenen Fülleinheiten und Sensoren gezeigten Kabelenden zu Kabeln gehören, deren zweite Enden mit einem entsprechenden Eingang der Steuereinheit 50 verbunden sind. Anstelle einer Vielzahl von Kabeln könne Steuersignale und Messsignale auch über einen Datenbus ausgetauscht werden.The cables that are between the cooling units and the sensors and the control unit 50 are only slightly reproduced. It is understood that the cable ends shown in the various fills and sensors are cables whose second ends are connected to a corresponding input of the control unit 50 are connected. Instead of a large number of cables, control signals and measuring signals can also be exchanged via a data bus.

Um eine gute Kühlung der Akkumulatoren 82 und 86 zu gewährleisten, trägt der hintere Akkumulator 82 auf seiner Oberseite Kühlrippen 90, die in vertikalen zur Längsrichtung des Fahrzeuges parallelen Ebenen liegen. Die Kühlrippen 90 steigen von ihrem jeweils vorderen zum jeweils hinteren Ende an, so dass sie in seitlicher Ansicht gesehen in etwa dreieckige Gestalt haben. Die Kühlrippen 90 stehen über die obere lichte Kontur der Karosserie 10 über, so dass sie dem Fahrwind ausgesetzt sind, wobei aber aufgrund ihrer Ausrichtung bei Geradeausfahrt keine Verwirbelung der Luft entsteht und auch keine seitlichen Reaktionskräfte erhalten werden.To ensure good cooling of the batteries 82 and 86 To ensure carries the back accumulator 82 on its top cooling fins 90 lying in vertical planes parallel to the longitudinal direction of the vehicle. The cooling fins 90 get off of her each front to the respective rear end, so that they have seen in a lateral view in approximately triangular shape. The cooling fins 90 stand above the upper light contour of the body 10 so that they are exposed to the driving wind, but due to their orientation when driving straight no turbulence of the air is formed and also no lateral reaction forces are obtained.

Bei Kurvenfahrt sind die durch Anströmung erhaltenen Kräfte kleiner, da die Kurven mit geringerer Geschwindig keit gefahren werden. Die durch die Anströmung bei Kurvenfahrt erhaltenen Kräfte tendieren dazu, das Fahrzeug in Richtung auf den Krümmungsmittelpunkt der Fahrzeugbahn zu drücken. Hierdurch wird ein stabilisierender Effekt bei Kurvenfahrt erzielt, der einem Untersteuern entgegenwirkt.at Cornering are those obtained by flow personnel smaller, because the curves are driven at a lower speed. The by the flow forces obtained when cornering tend to drive the vehicle towards the center of curvature to press the vehicle track. hereby a stabilizing effect is achieved when cornering, the one Understeer counteracts.

Ähnliche, jedoch niederere Kühlrippen 92 sind thermisch mit dem vorderen Akkumulator 86 gekoppelt und hängen von dessen Unterseite nach unten. Kühlrippen 92 sind wieder in vertikalen Ebenen parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet.Similar, but lower cooling fins 92 are thermal with the front accumulator 86 coupled and hang down from the bottom. cooling fins 92 are again aligned in vertical planes parallel to the vehicle's longitudinal axis.

In Abwandlung kann man eine (ggf. zusätzliche) Kühlung der Akkumulatoren auch durch thermische Ankopplung an die Außenhaut oder das Rohrgerüst der Karosserie 10 erhalten.In a modification, one can (possibly additional) cooling of the accumulators by thermal coupling to the outer skin or the pipe frame of the body 10 receive.

In weiterer Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles kann die Eingabeeinheit 58 auch an einer anderen leicht zugänglichen Stelle des Cockpits der Karosserie 10 angeordnet sein. Es können auch mehrere Eingabeeinheiten 58 vorgesehen sein, von denen eine auf dem Lenkrad, eine im Cockpit und eine auf dem Wählhebel des Schaltgetriebes angeordnet sind.In a further modification of the embodiment described above, the input unit 58 also at another easily accessible place of the cockpit of the body 10 be arranged. It can also have multiple input units 58 be provided, one of which are arranged on the steering wheel, one in the cockpit and one on the selector lever of the gearbox.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann auch eine akustische Eingabeeinheit vorgesehen sein, um verschiedene Betriebsarten der Steuereinheit 50 einzustellen, z. B. eine Spracherkennungseinheit.In a further embodiment of the invention, an acoustic input unit may be provided to different modes of the control unit 50 to adjust, for. B. a speech recognition unit.

Bei einer abgewandelten vereinfachten Ausführungsform eines Rennfahrzeuges könen das Schaltgetriebe 44 und die Kardanwelle zu der vorderen Verteileinheit 38 entfallen, und diese braucht auch kein Differential und keine ersten Schaltkupplungen zu enthalten. Die Elektromaschinen 34, die den Vorderrädern 16, 18 zugeordnet sind, können dann durch öffnen der zweiten Schaltkupplungen 36 von den Rädern abgekoppelt werden bzw. durch Schließen der zweiten Schaltkupplungen 36 mit diesen drehschlüssig verbunden werden, um die Vorderräder zu bremsen bzw. diese zu beschleunigen. Soweit bei einem solchen Rennfahrzeug dann ein Laden der Akkumulatoren 82 und 86 während der Fahrt des Fahrzeuges gewünscht wird, erfolgt dies über die den Hinterrädern zugeordneten Elektromaschinen 34 durch Schließen sowohl der Schaltkupplungen 32 als auch der Schaltkupplungen 36. Im Übrigen arbeitet die Verteileinheit 30 dann ähnlich, wie oben für das dargestellte Ausführungsbeispiel beschrieben.In a modified simplified embodiment of a racing vehicle Könen the manual transmission 44 and the cardan shaft to the front distribution unit 38 omitted, and this also needs no differential and no first clutches to contain. The electric machines 34 that the front wheels 16 . 18 are assigned, can then by opening the second clutches 36 be disconnected from the wheels or by closing the second clutches 36 be rotationally connected with these to brake the front wheels or to accelerate them. So far in such a racing vehicle then charging the batteries 82 and 86 is desired while driving the vehicle, this is done via the rear wheels associated electric machines 34 by closing both the clutches 32 as well as the clutches 36 , Incidentally, the distribution unit works 30 then similar, as described above for the illustrated embodiment.

Vorzugsweise sind die Akkumulatoren 82, 86 und/oder ein sie tragender Hilfrahmen in die tragende Struktur des Fahrzeuges integriert.Preferably, the accumulators 82 . 86 and / or a supporting frame supporting it integrated into the supporting structure of the vehicle.

Claims (18)

Fahrzeug mit Hybridantrieb, mit einer Brennkraftmaschine (42), die über Antriebsverbindungen auf Fahrzeugräder (12 bis 16) arbeitet, mit mindestens einer Elektromaschine (34), die mit den Fahrzeugrädern (12 bis 16) steuerbar mechanisch gekoppelt ist und mit mindestens einem Akkumulator (82, 86) steuerbar verbunden ist, sowie mit einer Steuereinheit (50), welche die mechanische Kopplung zwischen Elektromaschine (34) und Fahrzeugrädern (12 bis 16) und die elektrische Verbindung zwischen der Elektromaschine (34) und dem wenigstens einen Akkumulator (82, 86) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal mindestens einer personenbetätigten Eingabeeinheit (58) arbeitet.Vehicle with hybrid drive, with an internal combustion engine ( 42 ), which have drive connections to vehicle wheels ( 12 to 16 ), with at least one electric machine ( 34 ) with the vehicle wheels ( 12 to 16 ) is controllably mechanically coupled and with at least one accumulator ( 82 . 86 ) is controllably connected, as well as with a control unit ( 50 ) showing the mechanical coupling between the electric machine ( 34 ) and vehicle wheels ( 12 to 16 ) and the electrical connection between the electric machine ( 34 ) and the at least one accumulator ( 82 . 86 ), characterized in that the control unit ( 50 ) in dependence on the output signal of at least one person-operated input unit ( 58 ) is working. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (58) eine Mehrzahl von Eingabemitteln (62, 64) aufweist, die jeweils zur Eingabe einer Betriebsart der Steuereinheit (50) dienen.Vehicle according to claim 1, characterized in that the input unit ( 58 ) a plurality of input means ( 62 . 64 ), each for inputting a mode of operation of the control unit ( 50 ) serve. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (58) zumindest zu einem Teil auf einem Lenkrad (60) oder einem Schalthebel angebracht ist.Vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the input unit ( 58 ) at least in part on a steering wheel ( 60 ) or a shift lever is attached. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Vorderrädern (16, 18) mindestens eine Elektromaschine (34) zugeordnet ist.Vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the front wheels ( 16 . 18 ) at least one electric machine ( 34 ) assigned. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Vorderrädern (16, 18) jeweils eine Elektromaschine (34) zugeordnet ist.Vehicle according to claim 4, characterized in that the two front wheels ( 16 . 18 ) each an electric machine ( 34 ) assigned. Fahrzeugn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinen (34) über steuerbare erste Schaltkupplungen (32) mit den Brennkraftmaschine (42) verbindbar sind.Vehicles according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electric machines ( 34 ) via controllable first clutches ( 32 ) with the internal combustion engine ( 42 ) are connectable. Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Elektromaschinen (34) über eine erste steuerbare Schaltkupplung (32) mit der Brennkraftmaschine (42) koppelbar ist.Vehicle according to claim 5 or 6, characterized in that each of the electric machines ( 34 ) via a first controllable clutch ( 32 ) with the internal combustion engine ( 42 ) can be coupled. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinen (34) über zweite steuerbare Schaltkupplungen (36) mit den Rädern (12 bis 16) verbindbar sind.Vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electric machines ( 34 ) via second controllable clutches ( 36 ) with the wheels ( 12 to 16 ) are connectable. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Elektromaschinen (34) eine zweite steuerbare Schaltkupplung (36) vorgesehen ist.Vehicle according to claim 8, characterized in that for each of the electric machines ( 34 ) a second controllable clutch ( 36 ) is provided. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal mindestens eines Zustandssensors (66 bis 80, 84, 88) arbeitet.Vehicle according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control unit ( 50 ) in dependence on the output signal of at least one state sensor ( 66 to 80 . 84 . 88 ) is working. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Akkumulatoren (82, 86) durch Kühlrippen (90, 92) gekühlt ist, welche vorzugsweise über die lichte Kontur der Fahrzeugkarosserie (10) überstehen.Vehicle according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one of the accumulators ( 82 . 86 ) by cooling fins ( 90 . 92 ), which preferably over the light contour of the vehicle body ( 10 ) survive. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (90, 92) parallel zur Längsachse der Karosserie (10) verlaufen.Vehicle according to claim 11, characterized in that the cooling fins ( 90 . 92 ) parallel to the longitudinal axis of the body ( 10 ). Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (90, 92) in vertikalen Ebenen liegen.Vehicle according to claim 12, characterized in that the cooling fins ( 90 . 92 ) lie in vertical planes. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Akkumulatoren (82, 86) mit einem Karosserieteil thermisch gekoppelt ist, welches dem Fahrtwind ausgesetzt ist.Vehicle according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one of the accumulators ( 82 . 86 ) is thermally coupled to a body part, which is exposed to the wind. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (58) mindestens ein kontinuierlich einstellbares Geberelement (64) aufweist.Vehicle according to one of claims 1 to 14, characterized in that the input unit ( 58 ) at least one continuously adjustable transmitter element ( 64 ) having. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatoren (82, 86) und/oder ein sie tragender Hilfsrahmen Teil der tragenden Fahrzeugstruktur sind.Vehicle according to one of claims 1 to 15, characterized in that the accumulators ( 82 . 86 ) and / or a subframe carrying them are part of the load-bearing vehicle structure. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinen (34) von der Steuereinheit (50) in Abhängigkeit vom Auftreten unzulässigen Radschlupfes betätigt werden.Vehicle according to one of claims 1 to 16, characterized in that the electric machines ( 34 ) from the control unit ( 50 ) are actuated depending on the occurrence of improper wheel slip. Fahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (50) bei Auftreten unzulässigen Radschlupfes eine Lambda-Regelung für die Brennkraftmaschine (42) auf dem bei Eintreten des unzulässigen Radschlupfes vorliegenden Arbeiten einfriert oder die Lambda-Regelung ausschaltet.Vehicle according to claim 17, characterized in that the control unit ( 50 ) in the event of inadmissible wheel slip, a lambda control for the internal combustion engine ( 42 ) freezes on the present at the onset of unacceptable wheel slip works or the lambda control switches off.
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