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Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2007 062 796 A1 ist bereits eine Hybridantriebsvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die zumindest dazu vorgesehen ist, einen Startvorgang eines Verbrennungsmotors zu steuern, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Hybridantriebsvorrichtung mit einem besonders vorteilhaften Schaltkomfort und dadurch einem besonders vorteilhaften Fahrkomfort bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Hybridantriebsvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die zumindest dazu vorgesehen ist, einen Zustartvorgang eines Verbrennungsmotors zu steuern, und die dazu vorgesehen ist, ein Schaltsignal für einen Rückschaltvorgang einer Getriebevorrichtung auszulösen.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Motorzustartfunktion aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, während des Zustartvorgangs des Verbrennungsmotors das Schaltsignal für den Rückschaltvorgang auszulösen. Dadurch kann der Verbrennungsmotor nach seinem Zustart insbesondere vorteilhaft direkt in dem richtigen Getriebegang betrieben werden, wodurch insbesondere ein Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs verbessert wird. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem „Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einem „Zustartvorgang eines Verbrennungsmotors” soll dabei insbesondere ein Startvorgang des Verbrennungsmotors während einer Fahrt verstanden werden. Unter einem „Schaltsignal” soll hierbei insbesondere ein elektrisches oder elektronisches Signal verstanden werden, das von der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgegeben wird und das an einem Aktuator eine Aktion auslöst, die einen Getriebegangwechsel bewirkt. Unter einem „Rückschaltvorgang” soll insbesondere ein Wechsel von einem höheren Getriebegang in einen niedrigeren Getriebegang der Getriebevorrichtung verstanden werden. Unter einer „Motorzustartfunktion” soll dabei insbesondere ein auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegtes Betriebsprogramm verstanden werden. Unter „während dem Zustartvorgang” soll insbesondere eine Zeitspanne zwischen einem Motorstartbefehl zum Starten des Verbrennungsmotors und einem Zeitpunkt des ersten vollständig abgeschlossenen Arbeitszyklus des Verbrennungsmotors verstanden werden. Unter einem „Motorstartbefehl” soll dabei insbesondere ein elektrisches oder elektronisches Signal verstanden werden, das einen Startvorgang des Verbrennungsmotors auslöst. Dabei wird der Motorstartbefehl vorzugsweise von der Steuer- und/oder Regeleinheit, insbesondere einem der Steuergeräte der Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder oder von einem Bediener, beispielsweise durch Betätigen eines Bedienelements, ausgelöst.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Motorzustartfunktion dazu vorgesehen ist, zum Auslösen des Schaltsignals für den Rückschaltvorgang einen Rückschaltpunkt für den Rückschaltvorgang auf eine höhere Schaltdrehzahl zu legen. Dadurch kann der Rückschaltvorgang besonders vorteilhaft und einfach ausgelöst werden. Unter einem „Rückschaltpunkt” soll dabei insbesondere ein auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegter Wert für eine Schaltdrehzahl verstanden werden. Vorzugsweise löst die Steuer- und/oder Regeleinheit ein Schaltsignal für den Rückschaltvorgang aus, sobald eine Getriebedrehzahl die Schaltdrehzahl des Rückschaltpunkts erreicht und/oder unterschreitet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Motorzustartfunktion in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, eine Pendelschaltung für zumindest eine Sekunde zu verhindern. Dadurch können unnötige und für einen Fahrer störende Schaltungen während eines Zustartvorgangs des Verbrennungsmotors vorteilhaft verhindert werden. Unter einer „Pendelschaltung” soll insbesondere ein Schaltabfolge verstanden werden, bei der unmittelbar nach dem Rückschaltvorgang wieder ein Hochschaltvorgang in den nächst höheren, also in den Ausgangs-Getriebegang, ausgeführt wird. Unter „unmittelbar nach” soll insbesondere eine Zeit von unter 1,0 Sekunden, vorteilhafterweise von 1,5 Sekunden und besonders vorteilhaft von 2 Sekunden verstanden werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Motorzustartfunktion dazu vorgesehen ist, einen Hochschaltpunkt in dem nächst niedrigeren Getriebegang für eine Zeitspanne auf eine höhere Schaltdrehzahl zu legen. Dadurch können Pendelschaltungen vorteilhaft einfach verhindert werden. Unter einer „Zeitspanne” soll dabei insbesondere eine Zeit zwischen einem Startpunkt und einem zu dem Startpunkt fixen Endpunkt verstanden werden. Der „Endpunkt” kann dabei auch zeitlich veränderlich sein und von verschiedenen Betriebsparametern abhängen. Die Zeitspanne beträgt dabei vorzugsweise minimal 1,0 Sekunden, vorteilhafterweise minimal 1,25 Sekunden und in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung minimal 1,5 Sekunden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hybridantriebssteuervorrichtung in einem teilweise schematisch dargestellten Hybridkraftfahrzeug. Das Hybridkraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang 14, der einen Verbrennungsmotor 11 und einen Elektromotor 15 aufweist. Der Verbrennungsmotor 11 und der Elektromotor 15 sind für einen Antrieb des Hybridkraftfahrzeugs vorgesehen. Das Hybridkraftfahrzeug wird über zumindest zwei Antriebsräder 16, 17 angetrieben. Zur Bereitstellung mehrerer Getriebegänge weist das Hybridkraftfahrzeug eine Getriebevorrichtung 12 auf. Der Elektromotor 15 und der Verbrennungsmotor 11 sind in Reihe zueinander angeordnet. Der Elektromotor 15 ist zwischen dem Verbrennungsmotor 11 und der Getriebevorrichtung 12 auf einer Ausgangswelle 18 des Verbrennungsmotors 11 angeordnet. Ein Antrieb für das Hybridkraftfahrzeug kann entweder in einem rein elektrischen Antriebsmodus allein durch den Elektromotor 15, in einem rein verbrennungsmotorischen Antriebsmodus allein durch den Verbrennungsmotor 11 oder in einem hybridisierten Antriebsmodus durch eine Kombination von Elektromotor 15 und Verbrennungsmotor 11 erfolgen. Dabei können der Elektromotor 15 und der Verbrennungsmotor 11 ein Moment in die Ausgangswelle 18 einleiten.
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Zur Entkopplung des Verbrennungsmotors 11 von einem Rest des Antriebsstrangs 14 weist das Hybridkraftfahrzeug eine Kupplungsvorrichtung 13 auf. Die Kupplungsvorrichtung 13 ist in einem Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor 11 und dem Elektromotor 15 angeordnet. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die Kupplungsvorrichtung 13 zwischen dem Elektromotor 15 und der Getriebevorrichtung 12 angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung bildet eine Anfahrkupplung aus.
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In einem rein elektrischen Antriebsmodus ist die Kupplungsvorrichtung 13 geöffnet. Der Verbrennungsmotor 11 ist von dem Elektromotor 15 und der Getriebevorrichtung 12 getrennt. Es kann kein Moment von dem Verbrennungsmotor 11 in die Getriebevorrichtung 12 eingeleitet werden. Für ein Umschalten von dem rein elektrischen Antriebsmodus in einen hybridisierten Antriebsmodus wird der Verbrennungsmotor 11 hinzugeschaltet. Dazu wird die Kupplungsvorrichtung 13 gesteuert geschlossen und der Verbrennungsmotor 11 somit langsam auf eine gleiche Drehzahl gebracht wie der Elektromotor 15. Dabei wird Kraftstoff eingespritzt und der Verbrennungsmotor 11 somit gestartet. Ist der Verbrennungsmotor 11 vollständig gestartet, erzeugt er ein Moment, das über die Kupplungsvorrichtung 13 in die Getriebevorrichtung 12 eingeleitet wird.
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Die Hybridkraftfahrzeugvorrichtung weist eine Akkuvorrichtung 19 auf. Die Akkuvorrichtung 19 speichert eine elektrische Energie, mit der der Elektromotor 15 antreibbar ist. Der Elektromotor 15 ist in einem Generatorbetrieb betreibbar, in dem der Elektromotor 15 von dem Verbrennungsmotor 11 angetrieben wird und so einen Strom erzeugt. Der Strom ist in die Akkuvorrichtung 19 einspeisbar. Die Akkuvorrichtung 19 kann mittels des Elektromotors 15 und dem Verbrennungsmotor 11 geladen werden.
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Mittels der Getriebevorrichtung 12 können zwischen einer Eingangswelle 20 und einer Ausgangswelle 21 der Getriebevorrichtung 12 verschiedene Übersetzungsverhältnisse bereitgestellt werden. Dazu weist die Getriebevorrichtung 12 verschiedene, nicht näher dargestellte Zahnradpaarungen auf. Die verschiedenen Zahnradpaarungen können über mehrere, nicht näher dargestellte Aktuatoren geschaltet werden. Dabei wird ein Drehmoment über zumindest ein Zahnradpaar von der Eingangswelle 20 auf die Ausgangswelle 21 übertragen. Die Getriebevorrichtung 12 ist automatisiert ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Getriebevorrichtung 12 mehrere hintereinander geschaltete Planetenradsätze umfasst, um die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen.
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Die Hybridantriebssteuervorrichtung weist eine Steuer- und Regeleinheit 10 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 10 regelt den Verbrennungsmotor 11 und den Elektromotor 15. Des Weiteren ist die Steuer- und Regeleinheit 10 dazu vorgesehen, ein Schaltsignal zum Schalten der Getriebevorrichtung 12 auszugeben. Die Steuer- und Regeleinheit 10 steuert mit dem ausgegebenen Schaltsignal die Aktuatoren der Getriebevorrichtung 12. Dadurch können verschiedene Getriebegänge in der Getriebevorrichtung 12 geschaltet werden.
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Die Steuer- und Regeleinheit 10 weist eine Motorzustartfunktion auf. Die Motorzustartfunktion ist in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen, während eines Zustartvorgangs des Verbrennungsmotors 11 ein Schaltsignal für einen Rückschaltvorgang auszulösen. Dazu verschiebt die Motorzustartfunktion zum Auslösen des Schaltsignals für den Rückschaltvorgang den Rückschaltpunkt für den Rückschaltvorgang auf eine höhere Schaltdrehzahl.
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Die Steuer- und Regeleinheit 10 führt die Motorstartfunktion aus, sobald ein Motorstartbefehl zum Starten des Verbrennungsmotors 11 während eines rein elektrischen Antriebsmodus des Hybridkraftfahrzeugs von der Steuer- und Regeleinheit 10 erkannt wird. Nach Aktivierung der Motorstartfunktion ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 10 in Abhängigkeit eines aktuellen Schaltprogramms, wie beispielsweise einem ECO- oder Sport-Schaltprogram, einen Hochschaltpunkt aus dem nächst niedrigeren Getriebegang in den aktuell geschalteten Getriebegang. Ist beispielsweise ein vierter Getriebegang geschaltet und die Motorstartfunktion wird ausgeführt, ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 10 einen Hochschaltpunkt von einem dritten in den vierten Getriebegang.
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In einem nachfolgenden Schritt ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 10 über eine Mindestdrehzahl, die die Ausgangswelle 18 zum Starten des Verbrennungsmotors 11 aufweisen muss, eine Abtriebsdrehzahl der Ausgangswelle 21 der Getriebevorrichtung 12 in Abhängigkeit des aktuell geschalteten Getriebegangs. Aus der ermittelten Abtriebsdrehzahl der Ausgangswelle 21 und dem zuvor ermittelten Hochschaltpunkt aus dem nächst niedrigeren Getriebegang in dem aktuell geschalteten Getriebegang bildet die Steuer- und Regeleinheit 10 eine Hysterese-Differenz. Die Steuer- und Regeleinheit 10 vergleicht die Hysterese-Differenz mit einer auf der Steuer- und Regeleinheit 10 hinterlegten Mindestdifferenz. Die Mindestdifferenz weist dabei einen Wert von zumindest 20 U/min, vorteilhafterweise von zumindest 30 U/min und besonders vorteilhaft von zumindest 50 U/min auf.
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Ist die Hysterese-Differenz zumindest so groß wie die Mindestdifferenz ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 10 eine Verschiebedrehzahl, um die der Rückschaltpunkt für den Rückschaltvorgang angehoben wird. Die Verschiebedrehzahl wird aus der Abtriebsdrehzahl abzüglich einer normalen Rückschaltdrehzahl ermittelt. Die normale Rückschaltdrehzahl, ist dabei die Drehzahl, bei der die Steuer- und Regeleinheit 10 normalerweise, also bei inaktiver Motorzustartfunktion, einen Rückschaltvorgang auslösen würde. Danach verschiebt die Steuer- und Regeleinheit 10 den Rückschaltpunkt in den nächst niedrigeren Getriebegang um die Verschiebedrehzahl nach oben.
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Für einen verbesserten Fahrkomfort ist die Motorzustartfunktion in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen, eine Pendelschaltung für zumindest eine Sekunde zu verhindern. Dazu legt die Motorzustartfunktion einen Hochschaltpunkt in dem nächst niedrigeren Getriebegang für eine Zeitspanne auf eine höhere Schaltdrehzahl. Nach Ablauf der Zeitspanne fällt der von der Motorstartfunktion angehobene Hochschaltpunkt wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurück.
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In einem Betriebszustand, in dem die Hysterese-Differenz kleiner ist als die auf der Steuer- und Regeleinheit 10 hinterlegten Mindestdifferenz wird keine Verschiebedrehzahl berechnet und somit der Rückschaltpunkt zum Schalten in einen nächst niedrigeren Getriebegang nicht verschoben. Ist die Hysterese-Differenz kleiner als die auf der Steuer- und Regeleinheit 10 hinterlegte Mindestdifferenz bleibt der Rückschaltpunkt zum Schalten in einen nächst niedrigeren Getriebegang unverändert. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass bei einer Hysterese-Differenz, die kleiner ist als die Mindestdifferenz, eine Verschiebedifferenz wie oben beschrieben errechnet wird, um die der Rückschaltpunkt dann angehoben wird. Wobei in diesem Fall die Zeitspanne, für die ein Hochschaltpunkt in dem nächst niedrigeren Getriebegang angehoben wird, weiter verlängert wird. Die Zeitspanne beträgt dabei zumindest zwei Sekunden. Grundsätzlich ist auch eine längere Zeitspanne denkbar. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass bei zu kleiner Hysterese-Differenz eine Verschiebung sowohl des Rückschaltpunkts des aktuell geschalteten Getriebegangs als auch des Hochschaltpunkts des nächst niedrigeren Getriebegangs durchgeführt wird, wobei hier nach Ablauf einer definierten Zeitspanne eine sofortige Hochschaltung in den ursprünglichen Getriebegang erfolgt.
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Befindet sich das Hybridkraftfahrzeug in einem ersten Getriebegang wird die Motorstartfunktion nicht ausgeführt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Motorstartfunktion auch in einem zweiten oder dritten Getriebegang nicht ausgeführt wird. Dabei wird dann zusätzlich zu dem Motorstartbefehl als Startkriterium ebenfalls noch ein Mindestgetriebegang als Startkriterium für die Motorzustartfunktion festgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007062796 A1 [0002]
