DE102014225193A1

DE102014225193A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014225193A1
Application number: DE102014225193.1A
Authority: DE
Inventors: Timo Steinbach; Frank Karbach; Frank Schoeggl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem primären Antrieb, einem sekundären Antrieb und mit einem Handschaltgetriebe, das mehrere Gänge umfasst, die durch einen Fahrer manuell eingelegt werden. Um den Betrieb eines Hybridfahrzeugs zu vereinfachen, wird der Fahrer des Hybridfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Hybridfahrzeugs darauf aufmerksam gemacht, einen zu einer aktuellen Geschwindigkeit (3) des Hybridfahrzeugs passenden Gang des Handschaltgetriebes einzulegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem primären Antrieb, einem sekundären Antrieb und mit einem Handschaltgetriebe, das mehrere Gänge umfasst, die durch einen Fahrer manuell eingelegt werden.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 002 967 A1 ist ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein hydraulisch betriebener Energiewandler und ein mit brennbarem Gas betriebener Energiewandler zusammenwirken.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit einem primären Antrieb, einem sekundären Antrieb und mit einem Handschaltgetriebe, das mehrere Gänge umfasst, die durch einen Fahrer manuell eingelegt werden, zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem primären Antrieb, einem sekundären Antrieb und mit einem Handschaltgetriebe, das mehrere Gänge umfasst, die durch einen Fahrer manuell eingelegt werden, dadurch gelöst, dass der Fahrer des Hybridfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Hybridfahrzeugs darauf aufmerksam gemacht wird, einen zu einer aktuellen Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs passenden Gang des Handschaltgetriebes einzulegen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Betriebsstrategie bereitgestellt, mit welcher Betriebszustände vermieden werden, in denen der primäre Antrieb, der auch als Primärantrieb bezeichnet wird, aufgrund eines aktuell eingelegten Gangs nicht einem Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs zugeschaltet werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Betriebsstrategie kann der Fahrer des Hybridfahrzeugs mit dem Handschaltgetriebe dazu aufgefordert werden, den zu der aktuellen Fahrgeschwindigkeit jeweils passenden Gang einzulegen. Hierdurch werden vorteilhaft Fahrzustände vermieden, in welchen eine Zuschaltung des primären Antriebs nötig, aber nicht möglich ist. Die Zuschaltung des Primärantriebs erfolgt dabei bei Bedarf automatisiert, beispielsweise durch eine automatisierte Kupplung. Der aktuell eingelegte Gang des Handschaltgetriebes kann zum Beispiel sensorisch mit Hilfe einer Gangerkennung erfasst werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist das Fahrverhalten des Hybridfahrzeugs mit den beiden Antrieben robust und reproduzierbar darstellbar. Ein automatisierter Wechsel zwischen den beiden Antrieben ist regelmäßig möglich. Ansonsten kann der Wechsel zwischen den Antrieben gesperrt werden, bis der Fahrer einen zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit passenden Gang eingelegt hat. Die Aufmerksamkeit des Fahrers kann auf eine beliebige Art und Weise erlangt werden, zum Beispiel optisch, akustisch und/oder haptisch. Durch die aktive Mithilfe des Fahrers werden durch entsprechende Bedienung des Handschaltgetriebes Betriebsbereiche des Hybridfahrzeugs vermieden, die mit eingekuppeltem Primärantrieb im regulären Fahrbetrieb nicht auftreten. Dadurch wird sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt in jede Richtung ein Wechsel des Antriebs möglich ist. Weiterhin wird der Fahrer im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dazu aufgefordert, einen aktuell eingelegten Gang in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zu wechseln.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschalten des primären oder sekundären Antriebs automatisiert erfolgt, wenn ein zu der aktuellen Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist. Die automatisierte Kupplung wird bei einer Steuerung des Hybridfahrzeugs angesteuert. In der Steuerung wird auch der aktuelle eingelegte Gang des Handschaltgetriebes erfasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschalten des primären oder sekundären Antriebs gesperrt wird, solange kein zu der aktuellen Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist. Dadurch werden unerwünschte Situationen im Betrieb des Hybridfahrzeugs vermieden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen dem primären und dem sekundären Antrieb automatisiert erfolgt, wenn ein zu der aktuellen Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist. Das Einlegen des passenden Gangs erfolgt, ausgelöst durch den Fahrer, vorzugsweise über eine automatisierte Kupplung. Die automatisierte Kupplung wird über die Steuerung des Hybridfahrzeugs angesteuert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen dem primären und dem sekundären Antrieb gesperrt wird, solange kein zu der aktuellen Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist. Dadurch wird der Fahrkomfort im Betrieb des Hybridfahrzeugs mit dem Handschaltgetriebe deutlich verbessert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsverhalten des primären Antriebs nachgebildet wird, wenn das Hybridfahrzeug mit dem sekundären Antrieb betrieben wird. Hierbei ist zwischen den Zuständen der Energieabgabe und der Energieaufnahme des Antriebsstrangs zu unterscheiden. Bei der Energieabgabe wird das Hybridfahrzeug in der Regel beschleunigt. Bei der Energieaufnahme befindet sich das Hybridfahrzeug in einem sogenannten Schubbetrieb. In Abhängigkeit von der Ausprägung der hybridisierten Antriebsstrangarchitektur muss differenziert werden. Befinden sich der Primär- und der Sekundärantrieb an einem geometrisch vergleichbaren Ort, wie bei einer Parallelarchitektur mit Anbindung des Sekundärantriebs am Getriebeeingang, ist eine Momentensynchronisierung auf Basis der Maschinendrehzahlen ausreichend. Der eingelegte Gang muss nicht bekannt und die Kupplung zur Darstellung eines Kraftschlusses vom Motor zum Getriebe muss nicht automatisiert sein. Befinden sich dagegen der Primärantrieb und der Sekundärantrieb an geometrisch verschiedenen Orten, wie beispielsweise bei einer Parallelarchitektur mit Anbindung des Sekundärantriebs am Getriebeausgang oder bei einer Axle-Split-Architektur, muss der eingelegte Gang bekannt sein, um die Momente anzugleichen. Das Moment des Sekundärantriebs wird in Abhängigkeit des eingelegten Gangs und der dabei herrschenden virtuellen Drehzahl des primären Antriebs oder der Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt. Die Kupplung muss in diesem Fall automatisiert ausgeführt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal abgegebenes Drehmoment des sekundären Antriebs auf ein maximal verfügbares Drehmoment des primären Antriebs begrenzt wird, wenn sich das Hybridfahrzeug in einem Beschleunigungszustand befindet. Dabei wird Rechnung getragen, dass der sekundäre Antrieb gegebenenfalls ein größeres Drehmoment bereitstellen kann als der primäre Antrieb.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des sekundären Antriebs reduziert wird, wenn oder bevor eine maximale Drehzahl des primären Antriebs erreicht wird. Bei der maximalen Drehzahl des primären Antriebs handelt es sich um eine virtuelle Drehzahl, also um eine Drehzahl, die der primäre Antrieb bei der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und dem aktuell eingelegten Gang des Handschaltgetriebes haben würde. Die maximale Drehzahl des primären Antriebs entspricht zum Beispiel einer Abregelungsdrehzahl. Bei Erreichen der Abregelungsdrehzahl des Primärantriebs wird das Moment des Sekundärantriebs vorzugsweise auf null reduziert. Alternativ kann das Moment des Sekundärantriebs vor Erreichen der Abregelungsdrehzahl zurückgenommen werden, um dem Fahrer eine Schaltinformation zu geben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schubbetriebszustand ein ungleichmäßiger Betrieb des primären Antriebs nachgebildet wird, um den Fahrer auf einen Gangwechsel aufmerksam zu machen. Im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs nimmt der Antriebsstrang, insbesondere der sekundäre Antrieb des Hybridfahrzeugs, Energie auf. Gemäß der erfindungsgemäßen Betriebsstrategie wird das Schubmoment des Sekundärantriebs dem Schubbetrieb des Primärantriebs nachgebildet. Ebenso kann ein Ruckeln des Antriebsstrangs bei eingelegtem Gang und zu geringer Drehzahl des Primärantriebs mit dem Sekundärantrieb nachgebildet werden, um den Fahrer wiederholt zum Gangwechsel aufzufordern.
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 vorzugsweise um ein Steuergerät, das in das Hybridfahrzeug integriert ist. Das Steuergerät in dem Hybridfahrzeug wird auch als elektrische Kontrolleinheit beziehungsweise elektronische Kontrolleinheit bezeichnet.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Steuergerät mit einem derartigen Computerprogrammprodukt. Das Steuergerät ist für den Einbau in das Hybridfahrzeug vorgesehen. Durch das Steuergerät wird zum Beispiel eine automatisierte Kupplung in dem Hybridfahrzeug angesteuert. Alternativ oder zusätzlich ist eine optionale Gangerkennung des Handschaltgetriebes steuerungsmäßig mit der Steuerung des Hybridfahrzeugs verbunden.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die einzige beiliegende Figur zeigt ein kartesisches Koordinatendiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Erfindung betrifft ein Verfahren beziehungsweise eine Betriebsstrategie zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (nicht dargestellt). Das Hybridfahrzeug umfasst einen Hybridantriebsstrang mit zum Beispiel zwei angetriebenen Rädern. Die angetriebenen Räder sind zum Beispiel über ein Differenzial antriebsmäßig an den Hybridantriebsstrang angebunden.
Der Hybridantriebsstrang umfasst als primären Antrieb vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Als sekundären Antrieb umfasst der Hybridantriebsstrang zum Beispiel eine elektrische Maschine, eine hydraulische Maschine oder ein Schwungrad.
Der Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs umfasst des Weiteren ein Handschaltgetriebe, das auch als manuelles Schaltgetriebe bezeichnet wird. Das Handschaltgetriebe ist in dem Hybridantriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine des primären Antriebs und dem Differenzial angeordnet.
Der sekundäre Antrieb kann auf einer Antriebsseite oder auf einer Abtriebsseite an den Hybridantriebsstrang angebunden sein. Dem sekundären Antrieb ist vorteilhaft eine Kupplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung zugeordnet. Als Anfahrelement dient eine Kupplung, die in Abhängigkeit von der Anbindung des sekundären Antriebs an den Antriebsstrang als automatisierte Kupplung ausgeführt sein kann.
Das Hybridfahrzeug kann alleine durch den primären Antrieb oder den sekundären Antrieb angetrieben werden. Das Hybridfahrzeug kann auch sowohl durch den primären als auch den sekundären Antrieb angetrieben werden. Der Einsatz des Handschaltgetriebes in dem Hybridfahrzeug kann zu Problemen beim Umschalten oder Zuschalten eines der Antriebe führen.
Durch die erfindungsgemäße Betriebsstrategie werden unerwünschte Probleme beim Wechsel zwischen den Antrieben oder beim Zuschalten eines der Antriebe vermieden. Die Betriebsstrategie ist in einer Steuerung des Hybridfahrzeugs hinterlegt.
Durch die hinterlegte Betriebsstrategie wird zum Beispiel bei einem Antrieb des Hybridfahrzeugs durch den sekundären Antrieb das Verhalten wie beim Fahren mit dem primären Antrieb nachgebildet. Dadurch ergeben sich für den Fahrer des Hybridfahrzeugs keine Unterschiede in der Bedienung des Hybridfahrzeugs.
Wesentliche Parameter, die im Rahmen der erfindungsgemäßen Betriebsstrategie beeinflusst werden, sind das Drehmoment des sekundären Antriebs in Abhängigkeit unter anderem des aktuell eingelegten Gangs des Handschaltgetriebes und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit. Dabei wird insbesondere berücksichtigt, dass das maximale Drehmoment des Sekundärantriebs in der Regel größer als das maximale Drehmoment des primären Antriebs ist.
In der beiliegenden Figur ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer y-Achse 1, einer y-Achse 2 und einer x-Achse 3 dargestellt. Auf der y-Achse 1 ist eine Drehzahl pro Zeiteinheit aufgetragen. Auf der y-Achse 2 ist ein Drehmoment in einer geeigneten Einheit aufgetragen. Auf der x-Achse 3 ist eine Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs in einer geeigneten Einheit aufgetragen.
Eine durchgezogene, zickzackförmige Linie 11 stellt einen Drehzahlverlauf des Primärantriebs dar. An den Spitzen der zickzackförmigen Linie 11 wird das Handschaltgetriebe umgeschaltet. Eine gestrichelte Linie 12 stellt einen Drehzahlverlauf des sekundären Antriebs dar. Eine ebenfalls gestrichelte Linie 14 stellt eine Drehmomentenkapazität des sekundären Antriebs dar. Strichpunktierte Pfeile 15 symbolisieren eine Rücknahme des Drehmoments des sekundären Antriebs an Schaltpunkten des primären Antriebs.
Der Sekundärantrieb besitzt in dem in der Figur dargestellten Beispiel eine Drehzahlkapazität, um stufenlos bis zu einer Geschwindigkeit zu beschleunigen, bei welcher der Primärantrieb bereits den vierten Gang des Handschaltgetriebes benötigt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren reduziert die in das Hybridfahrzeug integrierte Steuerung an den jeweiligen Schaltpunkten, die zum Beispiel durch die Fahrgeschwindigkeit bekannt sind, das Drehmoment und damit den Vortrieb des Hybridfahrzeugs. Dadurch wird der Fahrer darauf aufmerksam gemacht, den Gang im Handschaltgetriebe zu wechseln.
Erst nach erfolgtem Gangwechsel, der zum Beispiel durch die Gangerkennung mit Hilfe der Steuerung erkannt wird, wird das Drehmoment wieder erhöht und der Beschleunigungsvorgang fortgesetzt. Dadurch wird sichergestellt, dass in dem Handschaltgetriebe jederzeit ein der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechender Gang eingelegt ist. Das wiederum liefert den Vorteil, dass der Primärantrieb bei Bedarf jederzeit zugeschaltet werden kann.
Bei einem Verzögerungsvorgang kann die in der Figur dargestellte Methode ebenfalls angewendet werden. Anstatt einer Wegnahme des Moments ist dabei aber eine Störung, zum Beispiel in Form eines oszillierenden Drehmoments durch den Sekundärantrieb, abzugeben.
Diese Störung entspricht dann beispielsweise einem untertourigen Fahren mit dem primären Antrieb, insbesondere einer Brennkraftmaschine beziehungsweise einem Verbrennungsmotor. Durch diese aufgeprägte Störung wird der Fahrer zum Schalten in einen niedrigeren Gang des Handschaltgetriebes aufgefordert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011002967 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem primären Antrieb, einem sekundären Antrieb und mit einem Handschaltgetriebe, das mehrere Gänge umfasst, die durch einen Fahrer manuell eingelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer des Hybridfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Hybridfahrzeugs darauf aufmerksam gemacht wird, einen zu einer aktuellen Geschwindigkeit (3) des Hybridfahrzeugs passenden Gang des Handschaltgetriebes einzulegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschalten des primären oder sekundären Antriebs automatisiert erfolgt, wenn ein zu der aktuellen Geschwindigkeit (3) des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuschalten des primären oder sekundären Antriebs gesperrt wird, solange kein zu der aktuellen Geschwindigkeit (3) des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen dem primären und dem sekundären Antrieb automatisiert erfolgt, wenn ein zu der aktuellen Geschwindigkeit (3) des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen dem primären und dem sekundären Antrieb gesperrt wird, solange kein zu der aktuellen Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs passender Gang des Handschaltgetriebes eingelegt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsverhalten des primären Antriebs nachgebildet wird, wenn das Hybridfahrzeug mit dem sekundären Antrieb betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal abgegebenes Drehmoment des sekundären Antriebs auf ein maximal verfügbares Drehmoment (14) des primären Antriebs begrenzt wird, wenn sich das Hybridfahrzeug in einem Beschleunigungszustand befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des sekundären Antriebs reduziert wird, wenn oder bevor eine maximale Drehzahl des primären Antriebs erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schubbetriebszustand ein ungleichmäßiger Betrieb des primären Antriebs nachgebildet wird, um den Fahrer auf einen Gangwechsel aufmerksam zu machen.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.