DE102015221082A1 - Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und wenigstens einem Elektromotor, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Getriebe über eine Kupplung verbunden ist und der Elektromotor kraftschlüssig mit dem Getriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug einen Kupplungsaktuator zum Betätigen der Kupplung aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und wenigstens einem Elektromotor, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Getriebe über eine Kupplung verbunden ist und der Elektromotor kraftschlüssig mit dem Getriebe verbunden ist.
  • Kraftfahrzeug mit Hybridantrieben, d. h. gleichzeitig Verbrennungsmotor und Elektromotor, sind grundsätzlich bekannt. Dabei wird der Elektromotor oft über eine Kupplung an einer Stelle des Antriebsstranges, beispielsweise dem Getriebe, angebunden.
  • Dabei besteht das Problem, das Kraftfahrzeug so auszugestalten, dass der Fahrer einerseits ein Hybridfahrzeug fährt und andererseits die gewohnte Bediensituation vorfindet.
  • Zur Lösung dieses Problems wird ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterführende Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass die den Verbrennungsmotor und das Getriebe verbindende Kupplung über einen Kupplungsaktuator betätigt wird und weiterhin der Elektromotor kraftschlüssig mit dem Getriebe verbunden ist. Durch das Vorsehen des Kupplungsaktuators kann nämlich der Verbrennungsmotor zu- und weggeschaltet werden, ohne dass es der Fahrer bemerkt. So kann die Steuerungsstrategie mit der Fahr- und Kupplungsstrategie des Fahrers überlagert werden, ohne dass der Fahrer seine Fahrstrategie ändern müsste oder etwas von der Überlagerung bemerkt.
  • Dabei ist der Kupplungsaktuator bevorzugt so aufgebaut, dass er eine Antriebseinheit und ein das von der Antriebseinheit abgegebene drehmomentübersetzendes Getriebe aufweist. Damit soll zumindest klargestellt werden, dass es sich bei dem Kupplungsaktuator um einen Aktuator handelt, wie er beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit sogenanntem automatisierten Schaltgetriebe vorzufinden ist und nicht um eine Betätigungseinheit eines Handschaltgetriebe-Kraftfahrzeugs. Durch die Verwendung des Kupplungsaktuators wird es nämlich möglich, den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang abzukoppeln, ohne dass der Fahrer ein Kupplungspedal betätigen müsste.
  • Vorteilhafterweise und alternativ zur beschriebenen Ausgestaltung des Kupplungsaktuators mit Antriebseinheit und Getriebe kann dieser auch eine Pumpeinheit und ein Ventil aufweisen. Der Kupplungsaktuator kann also auch als hydraulischer Kupplungsaktuator ausgestaltet sein.
  • Dann ist der Kupplungsaktuator bevorzugt an eine hydraulische Wegstrecke einer Kupplungsbetätigung angebunden. Durch das Vorsehen des Ventils ist es möglich, ein länger anhaltendes Öffnen der Kupplung zu ermöglichen, ohne dass dies Energieaufwand verursacht.
  • Vorteilhafterweise kann an die hydraulische Wegstrecke weiterhin ein Kupplungspedal angeschlossen sein. Dementsprechend kann die Kupplung vom Fahrer hydraulisch betätigt werden, beim Wegschalten der Fahrerbetätigung muss der Nehmerzylinder so umgeleitet werden, dass der Fahrer ein gewohntes Betätigungsverhalten der Kupplung bzw. des Kupplungspedals vorfindet, obwohl die Kupplung mittels des Kupplungsaktuators geöffnet ist.
  • Vorteilhafterweise ist das Getriebe als Handschaltgetriebe ausgebildet.
  • Weiterhin bevorzugt kann das Kraftfahrzeug ein Kupplungspedal mit einem Positionssensor aufweisen. Es handelt sich also um eine sogenannte Clutch-By-Wire-Kupplung. Das Signal des Positionssensors kann dabei sowohl auf einen elektromechanischen Kupplungsaktuator wie auch auf einen hydraulischen Kupplungsaktuator gegeben werden.
  • Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Getriebe über eine Kupplung verbunden ist und der Elektromotor kraftschlüssig mit dem Getriebe verbunden ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass
    • – die Kupplung in einem ersten Betriebszustand geschlossen ist und der Elektromotor motorisch oder rekuperativ betrieben wird, und
    • – in einem zweiten Betriebszustand die Kupplung geöffnet ist und der Elektromotor motorisch betrieben wird.
  • Der Elektromotor kann bei Anbindung des Verbrennungsmotors an das Getriebe entweder zur Leistungssteigerung verwendet werden oder aufgeladen werden. Daneben weist das Kraftfahrzeug einen reinen Elektrobetrieb auf.
  • Vorteilhafterweise kann ein Schaltelement im Kraftfahrzeug vorgesehen sein, mit dem Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebszustand durch den Fahrer vornehmbar ist. Das Schaltelement kann beispielsweise am Wählhebel ausgebildet sein, es kann sich aber auch um einen Betätigungsknopf irgendwo im Kraftfahrzeug handeln.
  • Besonders bevorzugt kann ein Kupplungsaktuator zum Öffnen der Kupplung verwendet werden. Dieser kann wie weiter oben beim Kraftfahrzeug beschrieben ausgebildet sein.
  • Vorteilhafterweise kann ein Kupplungsaktuator verwendet werden, der eine Pumpeneinheit und ein Ventil aufweist und der in eine hydraulische Wegstrecke der Kupplungsbetätigung eingebunden ist. Diese Ausgestaltung ist weiter oben bereits ausführlicher beschrieben.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
  • 1 ein Kraftfahrzeug,
  • 2 einen schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs, und
  • 3 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsstrang 2 und einer Steuerungseinrichtung 3. Die Steuerungseinrichtung 3 kann dabei ein Teil des Antriebsstranges 2 sein oder auch als zentrale Steuerungseinrichtung ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall steuert die Steuerungseinrichtung 3 nicht nur den Betrieb des Antriebsstranges sondern auch weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs. Dabei kann die Steuerungseinrichtung 3 beliebig angeordnet sein, sie kann sich in der Nähe oder fernab des Antriebsstranges 2 befinden. Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung 3 auch aus mehreren Einheiten bestehen.
  • 2. zeigt einen Teil des Antriebsstrangs 2 im Detail. Dabei sind die Komponenten des Antriebsstrangs 2 nach dem Getriebe weggelassen. 2 zeigt den Antriebsstrang 2 und davon einen Verbrennungsmotor 4, eine Anfahrkupplung 5, ein Getriebe 6, einen Elektromotor 7 sowie einen Kupplungsaktuator 8. Der Kupplungsaktuator 8 ist in die hydraulische Wegstrecke 9 über einen Ventilblock 10 eingebunden und umfasst weiterhin eine Pumpe 12. An den Ventilblock 10 ist weiterhin über einen Geberzylinder 14 ein Kupplungspedal 16 angebunden.
  • 2 zeigt vom Getriebe 6 einen Radsatz. Dabei ist insbesondere hervorzuheben, dass der Elektromotor 7 an die Konstante 18 der Getriebeeingangswelle 20 angebunden ist. Dieses Merkmal ist bevorzugt und unabhängig von anderen Merkmalen des Aufbaus vorzusehen. An die Konstante 18 ist ebenfalls die Vorgelegewelle 22 angebunden.
  • Die Konstante 18 ist bekanntermaßen die Stelle im Getriebe 6, an der zwei Festräder auf zwei verschiedenen Wellen miteinander in Eingriff stehen, wodurch an dieser Stelle eine konstante Übersetzung vorliegt.
  • Das Kupplungspedal 16 umfasst einen Positionssensor, sodass dessen Signal an die Steuerungseinrichtung 3 weitergegeben werden kann.
  • 3 zeigt ein Ablaufschema zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs. In Schritt S1 empfängt die Steuerungseinrichtung 3 das Signal eines Schaltelementes. Nach Auswahl des Signals wird in Schritt S2 weiterhin der Schließzustand der Kupplung 5 abgefragt. Abschließend wird in Schritt S3 in Abhängigkeit der Ergebnisse aus den Schritten S1 und S2 eine Betätigung der Kupplung, d. h. ein Öffnen und/oder Schließen der Kupplung 5 veranlasst oder unterlassen. Wird durch die Betätigung des Schaltelementes ein rein elektromotorisches Fahren gewählt, so ist die Kupplung 5 zu öffnen. Dies ist selbstverständlich nur notwendig, wenn sie nicht bereits geöffnet ist. Ebenso kann in Schritt S1 ein Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor ausgewählt werden. In diesem Fall ist die Kupplung 5 zu schließen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Antriebsstrang
    3
    Steuerungseinrichtung
    4
    Verbrennungsmotor
    5
    Anfahrkupplung
    6
    Getriebe
    7
    Elektromotor
    8
    Kupplungsaktuator
    9
    hydraulische Wegstrecke
    10
    Ventilblock
    12
    Pumpe
    14
    Geberzylinder
    16
    Kupplungspedal
    18
    Konstante
    20
    Getriebeeingangswelle
    22
    Vorgelegewelle

Claims (10)

  1. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und wenigstens einem Elektromotor, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Getriebe über eine Kupplung verbunden ist und der Elektromotor kraftschlüssig mit dem Getriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug einen Kupplungsaktuator zum Betätigen der Kupplung aufweist.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktuator eine Antriebseinheit und ein Getriebe aufweist.
  3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktuator eine Pumpeinheit und ein Ventil aufweist.
  4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktuator an eine hydraulische Wegstrecke einer Kupplungsbetätigung angebunden ist.
  5. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Schaltgetriebe ausgebildet ist.
  6. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Kupplungspedal mit einem Positionssensor aufweist.
  7. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor und wenigstens einen Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Getriebe über eine Kupplung verbunden ist und der Elektromotor kraftschlüssig mit dem Getriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das die Kupplung in einem ersten Betriebszustand geschlossen ist und der Elektromotor motorisch oder rekuperativ betrieben wird, und – in einem zweiten Betriebszustand die Kupplung geöffnet ist und der Elektromotor motorisch betrieben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltelement im Kraftfahrzeug vorgesehen ist, mit dem der Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebszustand durch den Fahrer vornehmbar ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungsaktuator zum Öffnen der Kupplung verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungsaktuator verwendet wird, der eine Pumpeinheit und ein Ventil aufweist und in eine hydraulische Wegstrecke der Kupplungsbetätigung eingebunden ist.
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