DE102013224379A1 - Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang und Hybridfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang (1), der eine Verbrennungskraftmaschine (2), eine Elektromaschine (3), ein Getriebe (5) mit Anfahrelement (6) und ein Koppelelement (7) zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine (2) mit der Elektromaschine (3) aufweist, hat die Schritte: Ermitteln einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2); und in einem Rekuperationsbetrieb, in dem die Elektromaschine (3) generatorisch betrieben wird, Steuern des Koppelelements (7) derart, dass die Verbrennungskraftmaschine (2) von der Elektromaschine (3) wenigstens teilweise entkoppelt ist, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2) kleiner oder gleich einer Mindestdrehzahl (Dmin) der Verbrennungskraftmaschine (2) ist, wobei das Anfahrelement (6) geschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang und ein Hybridfahrzeug mit einem Triebstrang.
  • Hybridfahrzeuge haben typischerweise sowohl eine Verbrennungskraftmaschine als auch eine Elektromaschine, die beide einzeln oder auch gleichzeitig je nach momentaner Betriebsart ein Antriebsmoment zum Antreiben eines Antriebsrades bereitstellen können.
  • Ein Hybridfahrzeug, bei dem gleichzeitig das Antriebsmoment von einer Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird, wird auch Parallelhybrid genannt. Bei einem Parallelhybrid sind typischerweise auf einer Getriebeeingangswelle sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die Elektromaschine angeordnet.
  • Eine Steuerung, die auch Hybridkoordinator genannt wird, steuert den jeweiligen Betriebsmodus, wie z.B. reines elektrisches Fahren, reines Fahren mit Verbrennungskraftmaschine oder Mischbetrieb auch hybridischer Betrieb genannt, bei dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine also auch die Elektromaschine am Antrieb beteiligt sind.
  • Typischerweise kann das Hybridfahrzeug beim Verlangsamen, z.B. Bremsen, durch das sogenannte Rekuperieren elektrische Energie gewinnen, indem es die Elektromaschine generatorisch betreibt. Dabei wird kinetische Energie des Hybridfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt. Das Rekuperieren kann dabei in einem Betriebszustand des Hybridfahrzeugs stattfinden, in dem rein elektrisch gefahren wird und folglich die Verbrennungskraftmaschine nicht am Antrieb des Hybridfahrzeugs beteiligt ist und in einem hybridischen Betriebszustand, in dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die Elektromaschine am Antrieb des Hybridfahrzeugs beteiligt sind.
  • Da im hybridischen Betriebszustand typischerweise die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine über eine geschlossene Fahrkupplung mit den Antriebsrädern gekoppelt sind, kann es beim Anfahren oder Bremsen des Hybridfahrzeugs vorkommen, dass die Verbrennungskraftmaschine unterhalb ihrer Leerlaufdrehzahl betrieben wird und damit zwangsweise gestoppt, das heißt „abgewürgt“ wird.
  • Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 308 734 A1 sind eine Steuerung und ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs bekannt. Das Hybridfahrzeug hat eine Verbrennungskraftmaschine und eine Elektromaschine. Zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine ist eine erste Kupplung angeordnet und zwischen der Elektromaschine und Antriebsrädern des Hybridfahrzeugs ist eine zweite Kupplung angeordnet. Wird nun beim Anfahren oder Abbremsen beim hybridischen Fahren mit dem Hybridfahrzeug eine Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine unterschritten oder droht sie unterschritten zu werden, so wird die erste Kupplung vollständig gelöst und die zweite in einem Schlupfbetrieb betrieben, um das Abwürgen der Verbrennungskraftmaschine zu verhindern. Dieses Verfahren und die Steuerung sind aufwändig und kompliziert.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 038 086 A1 sind ein Verfahren und ein Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug bekannt, bei dem während des Rekuperierens die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine abgekoppelt wird, um das Rekuperieren zu optimieren. Hier wird die Verbrennungskraftmaschine beim Rekuperieren generell abgekoppelt, weswegen ein Bremsdrehmoment der Verbrennungskraftmaschine beim Abbremsen nicht zur Verfügung steht. Durch die Abkopplung der Verbrennungskraftmaschine ist außerdem beim Beenden des Abbremsvorgangs und beim nachfolgenden Beschleunigen wieder ein Schließen der Kupplung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Elektromaschine notwendig.
  • Auch aus der deutschen Offenlegungsschritt DE 10 2007 008 477 A1 ist es für ein Hybridfahrzeug bekannt, beim Rekuperieren die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine abzukoppeln, wobei dies hier in Abhängigkeit eines angeforderten Bremsdrehmoments geschieht. Durch die Abkopplung der Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine in Abhängigkeit des angeforderten Bremsdrehmoments kann es zu häufigem Koppeln und Entkoppeln der Verbrennungskraftmaschine kommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang und eine Hybridfahrzeug bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile beim Rekuperieren wenigstens teilweise überwinden.
  • Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 und das Hybridfahrzeug nach Anspruch 7 gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang, der eine Verbrennungskraftmaschine, eine Elektromaschine, ein Getriebe mit Anfahrelement und ein Koppelelement zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine mit der Elektromaschine aufweist, umfasst die Schritte:
    Ermitteln einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine; und
    in einem Rekuperationsbetrieb, in dem die Elektromaschine generatorisch betrieben wird, Steuern des Koppelelements derart, dass die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine wenigstens teilweise entkoppelt ist, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kleiner oder gleich einer Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist, wobei das Anfahrelement geschlossen ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Hybridfahrzeug umfasst einen Triebstrang, der eine Verbrennungskraftmaschine, eine Elektromaschine, ein Getriebe mit Anfahrelement und ein Koppelelement zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine mit der Elektromaschine aufweist und eine Steuerung, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, das oben genannte Verfahren auszuführen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
  • Wie oben ausgeführt kann auch beim Rekuperieren im hybridischen Betriebszustand nicht nur die Elektromaschine weiter mit den Antriebsrädern gekoppelt sein, sondern es kann auch die Verbrennungskraftmaschine weiter mit der Elektromaschine gekoppelt sein. Dadurch tragen die Elektromaschine und die Verbrennungskraftmaschine zum aufgebrachten Bremsdrehmoment bei. Allerdings kann es dabei beim Abbremsen passieren, dass die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine unter ihre Leerlaufdrehzahl fällt und dadurch ungeplant gestoppt, das heißt „abgewürgt“ wird. Um dies zu vermeiden könnte man daran denken, das Rekuperieren zu beenden, wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine unter die Leerlaufdrehzahl fällt. Damit kann allerdings die kinetische Energie, die noch beim Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine im Hybridfahrzeug gespeichert ist nicht durch Rekuperieren in elektrische Energie umgewandelt werden.
  • Um das Rekuperieren zu optimieren betreffen manche Ausführungsbeispiele ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang. Der Triebstrang umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, eine Elektromaschine, ein Getriebe mit Anfahrelement und ein Koppelelement zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine mit der Elektromaschine. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Triebstrang statt der Elektromaschine auch einen Druckluftmotor und/oder Druckluftkompressor aufweisen oder einen anderen alternativen Motor aufweisen.
  • Das Hybridfahrzeug ist auf (mindestens) einer Antriebsachse z.B. als Parallelhybrid, wie oben beschrieben, ausgestaltet. Die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine treiben eine gemeinsame Getriebewelle des Getriebes an.
  • Das Koppelement kann bei manchen Ausführungsbeispielen als Trennkupplung ausgestaltet, die z.B. als Reibkupplung, Klauenkupplung oder dergleichen ausgestaltet ist.
  • Das Getriebe kann als Doppelkupplungsgetriebe mit einer Doppelkupplung, im Folgenden auch Fahrkupplung genannt, als Anfahrelement ausgestaltet sein. Alternativ kann das Getriebe als Stufenautomat mit hydrodynamischem Drehmomentwandler/Überbrückungskupplung als Anfahrelement ausgestaltet sein. Alternativ kann das Getriebe als Schaltgetriebe oder auch als automatisiertes Schaltgetriebe mit einfacher oder automatisierter Kupplung als Anfahrelement ausgestaltet sein.
  • Die Elektromaschine und die Verbrennungskraftmaschine stellen jeweils ein Antriebsmoment bereit, das über das Anfahrelement, z.B. die Fahrkupplung, und das Getriebe auf wenigstens ein Antriebsrad übertragen wird.
  • Das Verfahren ermittelt eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine. Dies kann z.B. durch einen Drehzahlsensor an einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine geschehen und/oder durch einen Drehzahlsensor an der Getriebeeingangswelle, die hierin verkürzt auch Getriebewelle genannt wird. Die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kann kontinuierlich ermittelt werden oder in vorgegebenen Zeitabständen, z.B. jede Sekunde, alle 100 Millisekunden, etc. Wird die Drehzahl des Getriebes bzw. der Getriebewelle ermittelt, so entspricht bei manchen Ausführungsbeispielen diese Getriebedrehzahl der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, wenn die Verbrennungskraftmaschine direkt mit der Getriebewelle des Getriebes gekoppelt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine aus der Getriebedrehzahl ableitbar, wenn sich z.B. durch Vorsehen einer Übersetzung oder dergleichen die Getriebewelle mit einer anderen Drehzahl dreht als die Verbrennungskraftmaschine.
  • In einem Rekuperationsbetrieb, in dem die Elektromaschine generatorisch betrieben wird, steuert das Verfahren das Koppelelement derart, dass die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine wenigstens teilweise entkoppelt ist, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kleiner oder gleich einer Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist, wobei das Anfahrelement währenddessen geschlossen ist und bleibt. Das Koppelelement kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch schon vor Erreichen der Mindestdrehzahl angesteuert werden, sodass es bei Erreichen der Mindestdrehzahl bereits an einem Arbeitspunkt ist und so bei Erreichen der Mindestdrehzahl schnell in die entsprechende Stellung gebracht werden kann, in der es die Verbrennungskraftmaschine wenigstens teilweise von der Elektromaschine entkoppelt. Dazu kann z.B. bei einem Schwellwert, der oberhalb der Mindestdrehzahl liegt, das Koppelelement bereits angesteuert werden und so an den entsprechenden Arbeitspunkt gebracht werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen hingegen ist die Mindestdrehzahl so gewählt, dass sie eine gewisse Verzögerung berücksichtigt die das Koppelelement hat, bis es die Verbrennungskraftmaschine wenigstens teilweise von der Elektromaschine entkoppelt. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen ist das Koppelelement hingegen nahezu verzögerungsfrei in der Lage, die wenigstens teilweise Entkopplung vorzusehen und bei solchen Ausführungsbeispielen wird das Koppelelement dann angesteuert, wenn die ermittelte Drehzahl kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl ist.
  • Die Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine kann bei manchen Ausführungsbeispielen einer Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine entsprechen. Die Mindestdrehzahl kann aber auch eine Drehzahl sein, die unter- oder oberhalb der Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine liegt, wobei die Mindestdrehzahl größer als Null ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Mindestdrehzahl so gewählt, dass die Verbrennungskraftmaschine bei der Mindestdrehzahl nicht stoppt, d.h. nicht abgewürgt wird, sondern weiter läuft.
  • Dadurch, dass die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine wenigstens teilweise entkoppelt wird, wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl ist, kann die im Hybridfahrzeug gespeicherte kinetische Energie auch dann noch ausgenutzt werden, wenn die Getriebedrehzahl kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl ist, indem die Elektromaschine weiter generatorisch betrieben wird, während die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine wenigstens teilweise entkoppelt ist. Außerdem ist das Verfahren einfach, da nur die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln ist, anhand derer entschieden wird, ob die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine durch das Koppelelement wenigstens teilweise entkoppelt wird oder nicht. Das Anfahrelement ist (vollständig) geschlossen, sodass im Rekuperationsbetrieb das schiebende Hybridfahrzeug über die Antriebsräder und das geschlossene Anfahrelement die Elektromaschine antreibt, die generatorisch betrieben wird und dadurch elektrische Energie zum Laden eines Energiespeichers des Hybridfahrzeugs erzeugt. Der Energiespeicher ist bspw. eine Traktionsbatterie und als Lithium-Ionen-Batterie, Ultra-Cap oder dergleichen ausgestaltet und dient zum Versorgen der Elektromaschine mit elektrischer Energie.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen wird das Koppelelement derart gesteuert, dass es in einem Schlupfbetrieb ist, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Im Schlupfbetrieb des Koppelelements können sich die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine unterscheiden, aber das Koppelelement ist nicht vollständig geöffnet, sodass immer noch ein gewisser Reibkontakt vorliegt. Durch den Schlupfbetrieb des Koppelelements kann die Verbrennungskraftmaschine daher noch Drehmoment auf die Elektromaschine übertragen und dadurch z.B. den Rekuperationsbetrieb auszudehnen. Außerdem ermöglicht der Schlupfbetrieb, dass die Drehzahl des Getriebes unabhängig von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Das heißt, die Drehzahl des Getriebes kann unterhalb der Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine liegen aber aufgrund der teilweisen Entkopplung zwischen Elektromaschine und Verbrennungskraftmaschine im Schlupfbetrieb kann die Verbrennungskraftmaschine bei der Mindestdrehzahl oder sogar bei einer Drehzahl oberhalb der Mindestdrehzahl unabhängig von der Getriebedrehzahl weiter betrieben werden und dadurch z.B. Drehmoment auf die Elektromaschine übertragen.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen wird das Koppelelement derart gesteuert, dass es die Verbrennungskraftmaschine vollständig von der Elektromaschine entkoppelt, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Dadurch ist das Verfahren noch einfacher, da das vollständige Öffnen des Koppelelements sehr einfach zu steuern ist.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen wird zusätzlich ermittelt, ob die Verbrennungskraftmaschine in einem Betriebszustand ist, in dem sie abgeschaltet werden kann. Kann die Verbrennungskraftmaschine nicht abgeschaltet werden, so wird in dem Rekuperationsbetrieb das Koppelelement derart gesteuert, dass die Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine wenigstens teilweise entkoppelt wird, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Dadurch ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine mit der Elektromaschine im Rekuperationsbetrieb vollständig gekoppelt zu halten und dies sogar bis zum Stillstand des Hybridfahrzeugs, wenn die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet werden darf. Außerdem ist es in den Fällen, in denen die Verbrennungskraftmaschine abgeschalteten werden kann, nicht nötig, das Koppelelement (teilweise) zu öffnen. Der Betriebszustand, bei dem die Verbrennungskraftmaschine nicht abgeschaltet werden darf, kann einen Diagnosebetriebszustand und/oder einen Warmlaufbetriebszustand für die Verbrennungskraftmaschine oder dergleichen umfassen. Im Diagnosebetriebszustand kann z.B. eine Leerlaufadaption stattfinden, es können Ventilparameter erfasst werden, usw. Im Warmlaufbetriebszustand kann die Verbrennungskraftmaschine noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht haben, weswegen sie nicht abgeschaltet werden darf, sondern z.B. bis zum Erreichen der Betriebstemperatur weiterlaufen soll. Bei manchen Ausführungsbeispielen darf die Verbrennungskraftmaschine auch nicht abgeschaltet werden, da ein Ladezustand des Energiespeichers oder einer anderen Batterie des Hybridfahrzeugs zu niedrig ist, der aktuelle Stromverbrauch zu hoch ist und die Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Generators benötigt wird, etc.
  • Manche Ausführungsbeispiele betreffen ein Hybridfahrzeug mit einem Triebstrang, der eine Verbrennungskraftmaschine, eine Elektromaschine, ein Getriebe mit Anfahrelement und ein Koppelelement zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine mit der Elektromaschine umfasst, wie es oben bereits ausgeführt wurde. Das Hybridfahrzeug hat weiter eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren wenigstens teilweise auszuführen. Die Steuerung kann eine Hybridsteuerung, auch Hybridkoordinator genannt, sein und/oder andere Steuerungen oder Steuerungselemente umfassen, wie z.B. ein Steuerungselement für die Motorsteuerung (Einspritzung), Steuerelemente zur Steuerung des Koppelelements, des Getriebes und des Anfahrelements, etc. Da die Steuerung der einzelnen Komponenten eines Hybridfahrzeugs grundsätzlich bekannt ist, ist eine detaillierte Beschreibung der Steuerung und ihrer Komponenten nicht erforderlich.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
  • 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Hybridfahrzeugs veranschaulicht;
  • 2 schematisch eine Steuerung für das Hybridfahrzeug von 1 zeigt; und
  • 3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Steuern des Hybridfahrzeugs zeigt;
  • Ein Ausführungsbeispiel eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang 1 ist in 1 veranschaulicht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen sogenannten Parallelhybrid, bei dem auf einer Getriebeeingangswelle sowohl eine Verbrennungskraftmaschine 2 als auch eine Elektromaschine 3 angeordnet sind.
  • Die Getriebeeingangswelle mündet in ein automatisches Doppelkupplungsgetriebe 5 mit Fahrkupplungen 6, die die Verbrennungskraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 an wenigstens ein Antriebsrad koppeln, sodass ein von der Verbrennungskraftmaschine 2 und/oder Elektromaschine 3 erzeugtes Antriebsmoment entsprechend auf das wenigstens eine Antriebsrad übertragen wird.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 sind über ein als Trennkupplung ausgebildetes Koppelelement 7 miteinander koppelbar. Außerdem ist ein Riemen-Starter-Generator 4 über eine Achse 8 eines Doppelriemenspanners 16 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 gekoppelt. Der Riemen-Starter-Generator 4 ist optional und kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch entfallen. Ferner zeigt 1 beispielhaft eine Klima-Kompressor-Einheit 9, die ebenfalls zum Triebstrang 1 gehört.
  • Eine Hochvolt-Batterie 10 ist über eine Hochvolt-Bordnetz 11 mit der Hauptelektromaschine 3 und der Klima-Kompressor-Einheit 9 elektrisch gekoppelt. Außerdem ist eine 12 V-Batterie 12 über ein 12 V-Bordnetz 13 mit dem Riemen-Starter-Generator 4 gekoppelt. Zum Umwandeln der Spannungen des Hochvolt-Bordnetzes 11 auf die Spannung des 12 V-Bordnetzes 13 ist ein Gleichspannungswandler 14 zwischen dem 12 V-Bordnetz 13 und dem Hochvolt-Bordnetz 11 gekoppelt.
  • 2 veranschaulicht schematisch eine Steuerung 15, die zur Steuerung des Triebstranges 1 des Hybridfahrzeugs ausgelegt ist und die dazu eingerichtet ist, die hierin beschriebenen Verfahren wenigstens teilweise auszuführen.
  • Die Steuerung 15 ist mit den einzelnen anzusteuernden Komponenten des Triebstranges 1 verbunden, nämlich mit der Verbrennungskraftmaschine 2, der Elektromaschine 3, dem Doppelkupplungsgetriebe 5 mit Fahrkupplungen 6 und mit dem Koppelement 7. Je nach Ausführungsbeispiel erhält die Steuerung 15 Drehzahldaten von der Verbrennungskraftmaschine 2 und/oder von dem Doppelkupplungsgetriebe 5 und/oder von einem Drehzahlsensor an der Getriebeeingangswelle. Die Verbindungen zwischen der Steuerung 15 und den einzelnen anzusteuernden Komponenten des Triebstranges 1 sind hier logisch zu verstehen und nicht als tatsächliche, physikalische Verbindungen.
  • Ähnliches gilt für die Steuerung 15 selbst, die in den Ausführungsbeispielen eine Vielzahl von Steuerungen bzw. Steuerelementen umfassen kann, um die einzelnen hierin beschriebenen Steuerungsaufgaben und Verfahrensschritte umzusetzen.
  • 3 veranschaulicht nun ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Steuern des Hybridfahrzeuges mit dem in 1 beschriebenen Triebstrang 1 und der in 2 beschriebenen Steuerung 15.
  • Auf der Abszisse zeigt 3 eine Zeit „t“ und auf der Ordinate zeigt 3 oben eine Drehzahl „D“ der Verbrennungskraftmaschine 2. Im unteren Bereich zeigt 3 eine Kupplungskapazität „K“ für das Koppelelement 7 und die Fahrkupplung 6.
  • Das Hybridfahrzeug ist zunächst in einem normalen hybridischen Fahrzustand was an dem Drehzahlverlauf 17 für die Verbrennungskraftmaschine durch eine konstante Drehzahl ersichtlich ist. Außerdem ist die Fahrkupplung 6 geschlossen, wie aus dem konstanten Kupplungskapazitätsverlauf 19 für die Fahrkupplung 6 ersichtlich ist. Ferner ist das Koppelelement 7 vollständig geschlossen, wie an dem Kupplungskapazitätsverlauf 18 für das Koppelelement 7 gesehen werden kann.
  • An einem Zeitpunkt t0 geht das Hybridfahrzeug in einen Rekuperationsbetrieb über, in dem die Elektromaschine 3 generatorisch betrieben wird und das Hybridfahrzeug abbremst. Ab diesem Zeitpunkt nimmt die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 kontinuierlich ab, wie an dem Drehzahlverlauf 17 für die Verbrennungskraftmaschine entnehmbar ist.
  • Die Fahrkupplung 6 und das Koppelelement 7 bleiben geschlossen, wie in den Kupplungskapazitätsverläufen 18 bzw. 19 ersichtlich ist, die weiterhin konstant verlaufen. Dadurch sind die Verbrennungskraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 gemeinsam an dem Bremsvorgang des Hybridvorgangs beteiligt.
  • Ab einem Zeitpunkt t1 hat die Verbrennungskraftmaschine 2 eine Mindestdrehzahl Dmin erreicht, die in diesem Fall der Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 entspricht. Dementsprechend wird das Koppelement 7 vollständig geöffnet, wie an der auf Null zurückgehenden Kupplungskapazität des zugehörigen Kupplungskapazitätsverlaufes 18 zu sehen ist. Dadurch bleibt die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 auf dem Niveau der Leerlaufdrehzahl, die hier der Mindestdrehzahl Dmin entspricht, auch wenn das Hybridfahrzeug z.B. vollständig zum Stillstand kommt und dadurch die Getriebedrehzahl weiter abnimmt. Damit kann die Elektromaschine 3 auch nach Unterschreiten der Mindestdrehzahl Dmin der Verbrennungskraftmaschine 2 weiter rekuperieren und elektrische Energie erzeugen.
  • Alternativ zur vollständigen Öffnung des Koppelelements 7 kann dieses auch zum Zeitpunkt t1, wenn erkannt wird, dass die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 unter die Mindestdrehzahl Dmin zu fallen droht, in einen Schlupfbetrieb gesetzt werden, in dem zwar das Koppelelement 8 noch einen Reibkontakt hat, aber kein vollständiger Reibschluss mehr vorhanden ist. Dies ist durch eine verminderte Kupplungskapazität in einem alternative Kupplungskapazitätsverlauf 18‘ in 3 veranschaulicht. Wie oben ausgeführt, kann dabei die Verbrennungskraftmaschine 2 weiter ein Drehmoment bereitstellen und wird nicht durch die unter die Mindestdrehzahl Dmin sinkende Drehzahl der Getriebewelle „abgewürgt“.
  • Wie oben ausgeführt, kann bei manchen Ausführungsbeispielen zu einem Zeitpunkt t1 auch bei bestimmten Betriebszuständen des Hybridfahrzeugs bzw. der Verbrennungskraftmaschine 2 entschieden werden, dass das Koppelelement 7 geschlossen bleibt, wenn die Verbrennungskraftmaschine 2 abgeschaltet werden darf. Wenn allerdings festgestellt wird, dass die Verbrennungskraftmaschine 2 aus einem der oben genannten Gründe nicht abgeschaltet werden darf, wird das Koppelelement 7 vollständig oder teilweise geöffnet, wie oben ausgeführt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Triebstrang
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    Elektromaschine
    4
    Riemen-Starter-Generator
    5
    Doppelkupplungsgetriebe
    6
    Fahrkupplungen (Anfahrelement)
    7
    Koppelelement
    8
    Achse
    9
    Klima-Kompressor-Einheit
    10
    Hochvolt-Batterie
    11
    Hochvolt-Bordnetz
    12
    12 V Batterie
    13
    12 V Bordnetz
    14
    Gleichspannungswandler
    15
    Steuerung
    16
    Doppelriemenspanner
    17
    Drehzahlverlauf der Verbrennungskraftmaschine
    18
    Kupplungskapazitätsverlauf des Koppelelements 7
    18‘
    Kupplungskapazitätsverlauf des Koppelelements 7 im Schlupfbetrieb
    19
    Kupplungskapazitätsverlauf der Fahrkupplung 6
    Dmin
    Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2308734 A1 [0007]
    • DE 102010038086 A1 [0008]
    • DE 102007008477 A1 [0009]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Triebstrang (1), der eine Verbrennungskraftmaschine (2), eine Elektromaschine (3), ein Getriebe (5) mit Anfahrelement (6) und ein Koppelelement (7) zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine (2) mit der Elektromaschine (3) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: Ermitteln einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2); und in einem Rekuperationsbetrieb, in dem die Elektromaschine (3) generatorisch betrieben wird, Steuern des Koppelelements (7) derart, dass die Verbrennungskraftmaschine (2) von der Elektromaschine (3) wenigstens teilweise entkoppelt ist, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2) kleiner oder gleich einer Mindestdrehzahl (Dmin) der Verbrennungskraftmaschine (2) ist, wobei das Anfahrelement (6) geschlossen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Koppelelement (7) derart gesteuert wird, dass es in einem Schlupfbetrieb ist, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2) kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl (Dmin) der Verbrennungskraftmaschine (3) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Koppelelement (7) derart gesteuert wird, dass eine Drehzahl des Getriebes (5) unabhängig von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Koppelelement (7) derart gesteuert wird, dass es die Verbrennungskraftmaschine (2) vollständig von der Elektromaschine (3) entkoppelt, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2) kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl (Dmin) der Verbrennungskraftmaschine (3) ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich ermittelt wird, ob die Verbrennungskraftmaschine (2) in einem Betriebszustand ist, in dem sie abgeschaltet werden kann und wenn sie nicht abgeschaltet werden kann in dem Rekuperationsbetrieb das Koppelelement (7) derart gesteuert wird, dass die Verbrennungskraftmaschine (2) von der Elektromaschine (3) wenigstens teilweise entkoppelt wird, wenn die ermittelte Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (2) kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl (Dmin) der Verbrennungskraftmaschine (2) ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Betriebszustand einen Diagnosebetriebszustand und/oder einen Warmlaufbetriebszustand für die Verbrennungskraftmaschine (2) umfasst.
  7. Hybridfahrzeug mit einem Triebstrang (1), der eine Verbrennungskraftmaschine (2), eine Elektromaschine (3), ein Getriebe (5) mit Anfahrelement (6) und ein Koppelelement (7) zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine (2) mit der Elektromaschine (3) umfasst und mit einer Steuerung (15), wobei die Steuerung (15) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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