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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang, der als primären Antrieb eine Brennkraftmaschine und als sekundären Antrieb mindestens eine hydrostatische Verdrängermaschine umfasst.
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Stand der Technik
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Aus dem US-Patent
US 8,320,581 B2 ist ein aktives akustisches System zum Verbessern eines Motorsounds eines Hybridfahrzeugs bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Akzeptanz von Geräuschen im Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang, der als primären Antrieb eine Brennkraftmaschine und als sekundären Antrieb mindestens eine hydrostatische Verdrängermaschine umfasst, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang, der als primären Antrieb eine Brennkraftmaschine und als sekundären Antrieb mindestens eine hydrostatische Verdrängermaschine umfasst, dadurch gelöst, dass im Betrieb des Hybridantriebsstrangs ein zusätzliches Geräusch erzeugt wird, das im Betrieb der hydrostatischen Verdrängermaschine auftretenden Störschall überdeckt oder maskiert. Bei der hydrostatischen Verdrängermaschine handelt es sich zum Beispiel um eine Hydraulikmaschine, die als Axialkolbenmaschine ausgeführt ist. Derartige hydrostatische Verdrängermaschinen, wie Axialkolbenmaschinen, erzeugen im Betrieb Geräusche, die wegen eines tonalen Charakters der Geräusche subjektiv als störend oder lästig empfunden werden. Diese Geräusche werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Störschall bezeichnet. Bei der den primären Antrieb darstellenden Brennkraftmaschine handelt es sich um einen Verbrennungsmotor, der als Dieselmotor oder Benzinmotor ausgeführt sein kann. Der Hybridantriebsstrang kann seriell, parallel oder leistungsverzweigt aufgebaut sein. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für akustisch sensible Straßenanwendungen, die auch als On-Road-Anwendungen bezeichnet werden. Das Hybridfahrzeug ist zum Beispiel als Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Nutzfahrzeug ausgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl zu einem intermittierenden Betrieb der Brennkraftmaschine, in welchem die Brennkraftmaschine wiederholt gestartet und deaktiviert wird, als auch für einen normalen Fahrbetrieb mit kontinuierlichem Betrieb der Brennkraftmaschine. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft der subjektiv als störend empfundene Störschall, der im Betrieb des Hybridantriebsstrangs von der hydrostatischen Verdrängermaschine erzeugt wird, maskiert beziehungsweise verändert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Geräusch über mindestens einen Lautsprecher so abgegeben wird, dass es für einen Fahrer auf einem Fahrersitz des Hybridfahrzeugs so wahrnehmbar ist, dass der im Betrieb der hydrostatischen Verdrängermaschine auftretende Störschall überdeckt oder maskiert wird. Dadurch können unerwünschte Fahrer-Irritationen durch den Störschall im Betrieb der hydrostatischen Verdrängermaschine vermieden werden. Darüber hinaus können unbeabsichtigte Geschwindigkeitsüberschreitungen mit dem Hybridfahrzeug wegen fehlender akustischer Rückmeldung bei einer antriebsmäßigen Verwendung der hydrostatischen Verdrängermaschine verhindert werden. Darüber hinaus kann der Energieverbrauch im Betrieb des Hybridfahrzeugs optimiert werden, indem Fahrfehler aufgrund einer objektiv falschen subjektiven akustischen Wahrnehmung durch den Fahrer vermieden werden. Zu diesem Zweck kann der Lautsprecher im Fahrgastraum des Hybridfahrzeugs angeordnet werden. Dabei kann vorteilhaft ein Lautsprecher eines im Hybridfahrzeug vorhandenen Audiosystems verwendet werden, um das zusätzliche Geräusch abzugeben.
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Alternativ oder zusätzlich kann der beziehungsweise ein weiterer Lautsprecher im Motorraum des Hybridfahrzeugs angeordnet werden. Der Hybridantriebsstrang kann, wie vorstehend erläutert ist, seriell oder leistungsverzweigt aufgebaut sein. Der Hybridantriebsstrang kann aber auch parallel aufgebaut sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des zusätzlichen Geräuschs ein Resonanzkörper in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine verwendet wird. Durch die Nutzung des Resonanzkörpers im Abgasstrang der Brennkraftmaschine kann auf einfache Art und Weise ein zusätzliches Geräusch erzeugt werden, das klanglich dem Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine ähnelt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Geräusch einem Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine ähnelt. Dadurch wird eine unerwünschte Verwirrung des Fahrers des Hybridfahrzeugs durch unterschiedliche akustische Wahrnehmungen aufgrund der unterschiedlichen klanglichen Eigenschaften der Betriebsgeräusche der Brennkraftmaschine und der hydrostatischen Verdrängermaschine verhindert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Geräusch an einen aktuellen Betriebszustand des Hybridfahrzeugs angepasst wird. Das zusätzliche Geräusch wird insbesondere im Hinblick auf den Geräuschpegel und/oder Frequenzinhalt an den aktuellen Betriebszustand des Hybridfahrzeugs angepasst.
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Der aktuelle Betriebszustand wird zum Beispiel durch die Fahrgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs im Betrieb charakterisiert. Alternativ oder zusätzlich kann das zusätzliche Geräusch, insbesondere im Hinblick auf eine bereitzustellende Leistungsanforderung, an einen aktuellen Fahrerwunsch des Fahrers des Hybridfahrzeugs angepasst werden.
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Der aktuelle Betriebszustand des Hybridfahrzeugs wird alternativ oder zusätzlich durch eine Drehzahl der hydrostatischen Verdrängermaschine charakterisiert. Der aktuelle Betriebszustand des Hybridfahrzeugs kann unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Pegel und/oder ein Frequenzinhalt des zusätzlichen Geräuschs an einen beziehungsweise den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepasst werden/wird. Das zusätzliche Geräusch wird vorzugsweise bezüglich seines Pegels und/oder seines Frequenzinhalts vorgesteuert. Die Vorsteuerung erfolgt vorzugsweise über ein fahrzeuginternes Steuergerät.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel und/oder der Frequenzinhalt des zusätzlichen Geräuschs vor einem Starten der Brennkraftmaschine angehoben und nach einem Stoppen der Brennkraftmaschine abgesenkt werden/wird. Dadurch kann der Übergang von der gestoppten zur laufenden Brennkraftmaschine, und umgekehrt, akustisch unauffälliger gestaltet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Geräusch den Betrieb der Brennkraftmaschine auch dann simuliert, wenn diese nicht aktiv ist. Das zusätzliche Geräusch ist auch bei einem Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Hybridantriebsstrang vorteilhaft. Dadurch kann dem Fahrer das Gefühl vermittelt werden, dass er mit einem Kraftfahrzeug fährt, das mit einem herkömmlichen Antriebsstrang ausgestattet ist, der als Antrieb nur die Brennkraftmaschine umfasst.
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In Abhängigkeit von der Ausführung der Brennkraftmaschine und der Ausführung der hydrostatischen Verdrängermaschine hat das zusätzliche Geräusch einen breitbandigen, einen bandbegrenzten, einen schmalbandigen oder einen tonalen Charakter. Der bandbegrenzte Charakter des zusätzlichen Geräuschs orientiert sich vorzugsweise an der Frequenzlage von tonalen Geräuschanteilen der hydrostatischen Verdrängermaschine.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung setzt sich das zusätzliche Geräusch aus Ordnungen der Brennkraftmaschine, insbesondere einer Frequenz des Betriebsgeräuschs der Brennkraftmaschine und/oder aus Ordnungen der hydrostatischen Verdrängermaschine, insbesondere einer Frequenz des Störschalls der hydrostatischen Verdrängermaschine, zusammen. Dabei können ganzzahligen Ordnungen oder Bruchteile von Ordnungen verwendet werden. Des Weiteren kann sich das zusätzliche Geräusch aus Sequenzen realer oder nachbearbeiteter realer oder synthetisch erzeugter Geräusche zusammensetzen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Bei dem Computer handelt es sich zum Beispiel um ein Steuergerät, das in ein Kraftfahrzeug integriert ist. Das Steuergerät wird auch als elektrische Kontrolleinheit beziehungsweise elektronische Kontrolleinheit bezeichnet.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Steuergerät mit einem derartigen Computerprogrammprodukt. Das Steuergerät ist vorzugsweise in ein Hybridfahrzeug eingebaut. Bei dem Hybridfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Hydraulikhybridfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Hydraulikhybridantrieb.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines Hybridantriebsstrangs mit einem primären Antrieb und mit einem sekundären Antrieb, der an einen Getriebeausgang eines automatisierten Getriebes angebunden ist und
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2 einen ähnlichen Hybridantriebsstrang wie in 1 mit einem sekundären Antrieb, der an einen Getriebeeingang eines automatisierten Getriebes angebunden ist.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele 1; 41 eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstrangs vereinfacht dargestellt. Der Hybridantriebsstrang 1; 41 dient zum Antrieb eines Hybridfahrzeugs mit angetriebenen Rädern 2, 5.
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Die angetriebenen Räder 2, 5 sind zum Beispiel über ein Differenzial 3 antriebsmäßig an den Hybridantriebsstrang 1; 41 angebunden. Der Hybridantriebsstrang 1; 41 umfasst als primären Antrieb 4 eine Brennkraftmaschine 6. Als sekundären Antrieb 10 umfasst der Hybridantriebsstrang 1; 41 eine Hydraulikmaschine 11.
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Die Hydraulikmaschine 11 des sekundären Antriebs 10 ist eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden. Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist.
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Ausgangsseitig ist die Hydraulikmaschine 11 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hydraulikspeicher 17, der als Hochdruckspeicher ausgeführt ist und Hydraulikmedium enthält, das mit Hochdruck beaufschlagt ist.
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Zwischen den Ausgang der Hydraulikmaschine 11 und den Hochdruckspeicher 17 ist eine Ventileinrichtung 18 geschaltet. Bei der Ventileinrichtung 18 handelt es sich zum Beispiel um ein Speicherladeventil.
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Der Hybridantriebsstrang 1; 41 umfasst des Weiteren ein automatisiertes Getriebe 20, das auch als automatisiertes Schaltgetriebe bezeichnet wird. Das automatisierte Getriebe 20 ist in dem Hybridantriebsstrang 1; 41 zwischen der Brennkraftmaschine 6 und dem Differenzial 3 angeordnet.
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Eine Kupplung 23 ist zwischen der Brennkraftmaschine 6 und dem automatisierten Getriebe 20 angeordnet. Eine Kupplung 24 ist der Hydraulikmaschine 11 zugeordnet.
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Bei dem in 1 dargestellten Hybridantriebsstrang 1 ist der sekundäre Antrieb 10 mit der Hydraulikmaschine 11 unter Zwischenschaltung der Kupplung 24 an einen Getriebeausgang des automatisierten Getriebes 20 angebunden. Die Anbindung des sekundären Antriebs 10 erfolgt über eine Übersetzungsstufe 22, die zwischen dem automatisierten Getriebe 20 und dem Differenzial 3 angeordnet ist.
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Bei dem in 2 dargestellten Hybridantriebsstrang 41 ist der sekundäre Antrieb 10 mit der Hydraulikmaschine 11 unter Zwischenschaltung der Kupplung 24 an einen Getriebeeingang des automatisierten Getriebes 20 angebunden. Die Anbindung des sekundären Antriebs 10 erfolgt über eine Übersetzungsstufe 22, die zwischen der Kupplung 23 und dem automatisierten Getriebe 20 angeordnet ist.
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Der Hybridantriebsstrang 1 in 1 kann in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben werden. In einem Rekuperationsbetrieb kann Bremsenergie in den Hydraulikspeicher 17 rekuperiert werden. Aus dem Hydraulikspeicher 17 kann bedarfsabhängig ein Beschleunigungsmoment bereitgestellt werden.
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Über die Kupplung 23 kann die Brennkraftmaschine 6, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, von dem Hybridantriebsstrang 1 entkoppelt werden. Der Hybridantriebsstrang 1 kann rein hydraulisch betrieben werden.
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Der Hybridantriebsstrang 1 kann auch nur mit der Brennkraftmaschine 6 angetrieben werden. Dann wird die Hydraulikmaschine 11 über die Kupplung 24 von dem Hybridantriebsstrang 1 entkoppelt. Mit dem automatisierten Getriebe 20 erfolgt die Gangwahl im Betrieb des Hybridantriebsstrangs 1 manuell durch den Fahrer.
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Der in 2 dargestellte Hybridantriebsstrang 41 kann genauso betrieben werden wie der in 1 dargestellte Hybridantriebsstrang 1. Allerdings können die Hybridkomponenten des in 2 dargestellten Hybridantriebsstrangs 41 gegebenenfalls vorteilhaft ausgelegt werden, insbesondere im Hinblick auf Baugröße und Drehzahlbereich.
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In den 1 und 2 sind durch Kreise 30, 50 Lautsprecher angedeutet, die dazu dienen, im Betrieb des Hybridantriebsstrangs 1 ein zusätzliches Geräusch abzugeben, das im Betrieb der hydrostatischen Verdrängermaschine oder Hydraulikmaschine 11 auftretenden Störschall überdeckt oder maskiert.
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Dabei sind die Lautsprecher 30, 50 vorteilhaft so angeordnet und ausgeführt, dass das zusätzliche Geräusch für einen Fahrer auf einem Fahrersitz eines mit dem Hybridantriebsstrang 1 ausgestatteten Hybridfahrzeugs so wahrnehmbar ist, dass der im Betrieb der hydrostatischen Verdrängermaschine oder Hydraulikmaschine 11 auftretende Störschall überdeckt oder maskiert wird.
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Bei dem in 1 angedeuteten Lautsprecher 30 handelt es sich vorzugsweise um einen Lautsprecher eines bereits vorhandenen fahrzeuginternen Audiosystems. Dabei ist der Lautsprecher 30 vorteilhaft auf einer Fahrerseite des Hybridfahrzeugs angeordnet.
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Der in 2 angedeutete Lautsprecher 50 ist im Bereich eines (nicht dargestellten) Abgasstrangs der Brennkraftmaschine 6 angeordnet. Dabei ist der Lautsprecher 50 so mit einem Resonanzkörper im Abgasstrang kombiniert, dass auf einfache Art und Weise ein zusätzliches Geräusch erzeugt werden kann, das klanglich einem Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine 6 ähnelt.
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Das von den Lautsprechern 30; 50 abgegebene zusätzliche Geräusch wird bezüglich seines Pegels gemäß einem Aspekt der Erfindung an den jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs, also insbesondere die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und einen Fahrerwunsch, insbesondere eine Leistungsanforderung des Fahrers, angepasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das von den Lautsprechern 30; 50 abgegebene zusätzliche Geräusch bezüglich seines Frequenzinhalts an den Betriebszustand des Fahrzeugs angepasst, das heißt an die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder an die Drehzahl der Hydraulikmaschine 11.
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Das zusätzliche Geräusch kann dabei unabhängig von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine 6 sein. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine irritierende Geräuschcharakteristik, wie sie aus der Anwendung von stufenlos verstellbaren Getrieben bekannt ist, vermieden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das von den Lautsprechern 30; 50 abgegebene zusätzliche Geräusch bezüglich seines Pegels und/oder seines Frequenzinhalts vorgesteuert an den jeweiligen Zustand der Brennkraftmaschine 6 angepasst.
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Dabei wird das zusätzliche Geräusch bezüglich seines Pegels und/oder seines Frequenzinhalts vorzugsweise vor einem Starten der Brennkraftmaschine 6 angehoben. Nach einem Stoppen der Brennkraftmaschine 6 wird das zusätzliche Geräusch bezüglich seines Pegels und/oder seines Frequenzinhalts vorzugsweise abgesenkt.
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Durch das Anheben und Absenken des Pegels und/oder des Frequenzinhalts des zusätzlichen Geräuschs kann ein Übergang von der gestoppten zur laufenden Brennkraftmaschine 6, und umgekehrt, akustisch unauffälliger gestaltet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das von dem Lautsprecher 30; 50 abgegebene zusätzliche Geräusch vor und/oder nach einem Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Hybridantriebsstrangs 1 in seinem Pegel und/oder seinem Frequenzinhalt verändert. Bei einem Wechsel zwischen den verschiedenen Betriebsmodi in einem leistungsverzweigten Hybridantriebsstrang wird zum Beispiel der Hochdruckspeicher 17 im Betrieb des Hybridantriebsstrangs 1 hydraulisch abgekoppelt.
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Das von dem Lautsprecher 30; 50 abgegebene zusätzliche Geräusch hat einen breitbandigen oder einen schmalbandigen Charakter. Das zusätzliche Geräusch hat gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung einen bandbegrenzten Charakter, der sich an der Frequenzlage an tonalen Geräuschanteilen der Hydraulikmaschine beziehungsweise der hydrostatischen Verdrängermaschine 11 orientiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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