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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs in einem Hybridfahrzeug, das Hybridfahrzeug aufweisend einen Verbrennungsmotor, eine Antriebswelle, eine Getriebevorrichtung, eine erste Elektromaschine und zumindest zwei Energiequellen, wobei der Verbrennungsmotor und die Antriebswelle durch die Getriebevorrichtung mechanisch gekoppelt sind, die erste Elektromaschine und die Antriebswelle mechanisch gekoppelt sind, und wobei die erste Elektromaschine aus zumindest zwei Energiequellen mit elektrischer Energie versorgbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug aufweisend einen Verbrennungsmotor, eine Antriebswelle, eine Getriebevorrichtung, eine erste Elektromaschine, wobei der Verbrennungsmotor und die Antriebswelle durch die Getriebevorrichtung mechanisch gekoppelt sind, die erste Elektromaschine und die Antriebswelle mechanisch gekoppelt sind, und wobei die erste Elektromaschine aus zumindest zwei Energiequellen mit elektrischer Energie versorgbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Hybridfahrzeug mit einer Antriebseinheit.
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In der modernen Fahrzeugtechnik ist es bekannt, Fahrzeuge als Hybridfahrzeuge auszubilden und sowohl einen Verbrennungsmotor als auch zumindest eine Elektromaschine für den Antrieb des Fahrzeugs einzusetzen. Die zumindest eine Elektromaschine kann dabei zumeist sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden. Dabei kann ein derartiges Hybridfahrzeug zumeist entweder allein durch den Verbrennungsmotor, allein durch die zumindest eine Elektromaschine oder durch den Verbrennungsmotor und die zumindest eine Elektromaschine zusammen angetrieben werden. Der Verbrennungsmotor und die zumindest eine Elektromaschine können zum Antreiben einer gemeinsamen Antriebswelle, aber alternativ auch zum Antreiben von voneinander getrennten Antriebswellen ausgebildet sein. Moderne Hybridfahrzeuge weisen ferner zumeist auch eine Getriebevorrichtung auf, die zwischen dem Verbrennungsmotor und der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Antriebswelle angeordnet ist. Durch eine derartige Getriebevorrichtung kann eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment, das durch den Verbrennungsmotor bereitgestellt wird, verändert werden, bevor diese an die Antriebswelle bzw. die Antriebsräder übertragen werden.
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Für einen Schaltvorgang der Getriebevorrichtung, also für eine Änderung eines durch die Getriebevorrichtung bereitgestellten Übertragungsverhältnisses für die Drehzahl bzw. das Drehmoment des Verbrennungsmotors, ist es notwendig, beispielsweise durch eine Kupplungsvorrichtung, den Verbrennungsmotor mechanisch von der Getriebevorrichtung zu trennen bzw. abzukoppeln. Eine Übertragung einer Drehzahl bzw. eines Drehmoments vom Verbrennungsmotor über die Getriebevorrichtung auf die Antriebswelle und damit auf die Antriebsräder, ist dadurch unterbrochen. Neben dem damit verbundenen Einbruch an Vortrieb kann dies von einem Benutzer des Hybridfahrzeugs oftmals als unangenehm empfunden werden.
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Für einen zumindest teilweisen Ausgleich dieses Einbruchs an verfügbarem Drehmoment ist es grundsätzlich bekannt, die zumindest eine Elektromaschine einzusetzen. Die Elektromaschine, die beispielsweise direkt mechanisch mit einer Antriebswelle des Hybridfahrzeugs gekoppelt ist, wird dazu während des Schaltvorgangs gezielt angesteuert und stellt somit für diesen Zeitraum ein Drehmoment für den Vortrieb des Hybridfahrzeugs bereit. Es ist ferner bekannt, für diesen Vorgang unterschiedliche Energiequellen zum Versorgen der Elektromaschine mit elektrischer Energie einzusetzen. Beispielsweise kann eine weitere, als Generator betriebene, Elektromaschine, siehe die US 2001 / 0 003 109 A1, und/oder alternativ oder zusätzlich ein elektrischer Energiespeicher eingesetzt werden, siehe die
EP 2 081 808 B1 . Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, dass dieses Bereitstellen elektrischer Energie für das Betreiben der Elektromaschine zum zumindest teilweisen Ausgleichen des Drehmomenteinbruchs immer auf die gleiche Weise und damit unspezifisch vorgenommen wird. Eine Anpassung an verschiedene Situationen, in denen jeweils eine spezifische und insbesondere auf die Situation angepasste Bereitstellung elektrischer Energie vorgenommen wird, kann bei bekannten Hybridfahrzeugen nicht bereitgestellt werden.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs in einem Hybridfahrzeug, bei Antriebseinheiten für ein Hybridfahrzeug sowie bei Hybridfahrzeugen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs in einem Hybridfahrzeug, eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug sowie ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, die in einfacher und kostengünstiger Art und Weise ein besonders gut an verschiedene Situationen und Randbedingungen anpassbares Bereitstellen elektrischer Energie für ein Betreiben einer Elektromaschine zum Ausgleichen eines Drehmomenteinbruchs während eines Schaltvorgangs ermöglichen.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs in einem Hybridfahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, durch eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 7 sowie durch ein Hybridfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit sowie einem erfindungsgemäßen Hybridfahrzeug und jeweils umgekehrt, so das bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs in einem Hybridfahrzeug, das Hybridfahrzeug aufweisend einen Verbrennungsmotor, eine Antriebswelle, eine Getriebevorrichtung, eine erste Elektromaschine und zumindest zwei Energiequellen, wobei der Verbrennungsmotor und die Antriebswelle durch die Getriebevorrichtung mechanisch gekoppelt sind, die erste Elektromaschine und die Antriebswelle mechanisch gekoppelt sind, und wobei die erste Elektromaschine aus den zumindest zwei Energiequellen mit elektrischer Energie versorgbar ist. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- a) Ermittlung von Daten von Betriebsparametern des Hybridfahrzeugs durch Sensorvorrichtungen und/oder durch Modellbildung und Berechnung,
- b) Erkennung eines bevorstehenden Schaltvorgangs der Getriebevorrichtung durch Auswertung der in Schritt a) ermittelten Daten durch eine Kontrolleinheit,
- c) Berechnung eines Leistungsbedarfs für die Durchführung des Schaltvorgangs durch Auswertung der in Schritt a) ermittelten Daten durch die Kontrolleinheit,
- d) Berechnung eines Bedarfs an elektrischer Energie der ersten Elektromaschine zum zumindest teilweisen Kompensieren des in Schritt c) berechneten Leistungsbedarfs,
- e) Festlegung einer Aufteilung der Bereitstellung des in Schritt d) berechneten Bedarfs an elektrischer Energie auf die zumindest zwei Energiequellen, und
- f) Durchführung des Schaltvorgangs und Ansteuerung der ersten Elektromaschine sowie der zumindest zwei Energiequellen basierend auf der Festlegung der Aufteilung in Schritt e).
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Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann ein Schaltvorgang in einem Hybridfahrzeug durchgeführt werden. Ein Hybridfahrzeug, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird, weist insbesondere einen Verbrennungsmotor, eine Antriebswelle, eine Getriebevorrichtung, eine erste Elektromaschine sowie zumindest zwei Energiequellen auf. Ein Hybridfahrzeug im Sinne der Erfindung kann auch weitere Elemente aufweisen, beispielsweise eine weitere zweite Elektromaschine. Durch die Getriebevorrichtung ist der Verbrennungsmotor an die Antriebswelle, durch die bevorzugt Antriebsräder des Hybridfahrzeugs antreibbar sind, mechanisch gekoppelt. Durch die Getriebevorrichtung kann dabei beispielsweise ein durch den Verbrennungsmotor bereitgestelltes Drehmoment modifiziert werden. Durch Schaltvorgänge kann in der Getriebevorrichtung die Übertragung dieses Drehmoments verändert werden. Dabei weist die Getriebevorrichtung bevorzugt ein Kupplungselement auf, durch das der Verbrennungsmotor, insbesondere während eines Schaltvorgangs, von der Getriebevorrichtung abgekoppelt werden kann. Die Elektromaschine kann eine Kupplungsvorrichtung aufweisen, über die sie mit der Antriebswelle mechanisch gekoppelt ist. Die Kupplungsvorrichtung ist dabei bevorzugt als eine Reibkupplung ausgebildet, so dass die mechanische Kopplung der Elektromaschine und der Antriebswelle stufenlos eingestellt werden kann. Die Elektromaschine kann zumeist auch in einem Rekuperationsmodus als Generator betrieben werden und im angekoppelten Zustand Bewegungsenergie des Hybridfahrzeugs von der Antriebswelle aufnehmen und in elektrische Energie umwandeln. Umgekehrt kann die Elektromaschine in einem Antriebsmodus als Motor betrieben werden und das Hybridfahrzeug, alternativ oder zusätzlich zum Verbrennungsmotor, antreiben. Ferner ist die erste Elektromaschine elektrisch leitend mit den zumindest zwei Energiequellen verbunden. Auf diese Weise kann, insbesondere bevorzugt kontrollierbar, die erste Elektromaschine durch wahlweise eine oder durch mehrere der zumindest zwei Energiequellen mit elektrischer Energie versorgt werden.
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In einem ersten Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden Daten von Betriebsparametern des Hybridfahrzeugs ermittelt. Für dieses Ermitteln werden geeignete Sensorvorrichtungen eingesetzt. Diese Sensorvorrichtungen können speziell für ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgesehene Sensoren, aber auch Sensoren, die im jeweiligen Hybridfahrzeug bereits vorhanden sind, sein. Alternativ oder ergänzend können Betriebsparameter auch auf rechnerischer Basis durch eine geeignete Modellbildung ermittelt werden, beispielsweise die Fahrbahnsteigung oder Fahrzeugbeladung mit Hilfe eines Fahrzeugmodells. Betriebsparameter im Sinne der Erfindung können jegliche Parameter sein, die bei einem Betrieb des Hybridfahrzeugs auftreten können, beispielsweise eine Fahrgeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, ein eingelegter Gang beziehungsweise ein Übersetzungsverhältnis der Getriebevorrichtung und/oder ein Vortriebs- beziehungsweise Verzögerungswunsch eines Benutzers des Hybridfahrzeugs. Daneben werden im Sinne der Erfindung auch Parameter des elektrischen Systems des Hybridfahrzeugs als Betriebsparameter angesehen, beispielsweise eine Drehzahl der Elektromaschine, ein Ladungszustand eines elektrischen Energiespeichers, eine aktuell verfügbare Leistung eines elektrischen Energiespeichers und/oder ein oder mehrere Spannungsniveau(s) in elektrischen Leitungen. Durch ein derartiges Ermitteln von Daten dieser Betriebsparameter kann somit eine umfassende Übersicht über einen Zustand des Hybridfahrzeugs bereitgestellt werden.
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Dies geschieht zumindest teilweise im folgenden Schritt b), in dem zumindest Teile der in Schritt a) ermittelten Daten wenigstens eines Betriebsparameters ausgewertet werden. Diese Auswertung wird dabei durch eine Kontrolleinheit durchgeführt. Als Ergebnis der Auswertung wird ein bevorstehender Schaltvorgang der Getriebevorrichtung erkannt, in der ein Übersetzungsverhältnis der Getriebevorrichtung verändert, also insbesondere vergrößert oder verkleinert, werden wird. Als Betriebsparameter können dabei beispielsweise bevorzugt eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder ein derzeit in der Getriebevorrichtung eingestelltes Übersetzungsverhältnis beziehungsweise ein derzeit eingelegter Gang verwendet werden. Auch ein eingestellter Fahrmodus, der zum Beispiel durch einen Benutzer des Hybridfahrzeugs auf „sportlich“ oder „wirtschaftlich“ eingestellt werden kann, kann durch in Schritt a) ermittelte Daten in Schritt b) ausgewertet und in die Erkennung des bevorstehenden Schaltvorgangs mit einbezogen werden. Insbesondere kann bei automatischen Getriebevorrichtungen für die Erkennung des Schaltvorgangs auch eine Steuereinheit der Getriebevorrichtung ausgelesen werden, die ebenfalls durch Auswertung von Daten von Betriebsparametern des Hybridfahrzeugs eine Entscheidung für einen derartigen Schaltvorgang trifft und/oder für eine Vornahme des Schaltvorgangs die automatische Getriebevorrichtung ansteuert.
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Im weiteren Schritt c), der insbesondere auch zeitgleich zum Schritt b) vorgenommen werden kann, wird durch eine weitere Auswertung von in Schritt a) ermittelten Daten von Betriebsparametern ein Leistungsbedarf ermittelt, der bei dem bevorstehenden Schaltvorgang insbesondere an der Antriebswelle zu erwarten ist. Auch hierfür können als Betriebsparameter beispielsweise bevorzugt eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung, ein derzeit in der Getriebevorrichtung eingestelltes Übersetzungsverhältnis und insbesondere ein aktuell vorherrschendes Drehmoment in der Antriebswelle verwendet werden. Wie oben bereits beschrieben, wird während des Schaltvorgangs der Verbrennungsmotor über ein Kupplungselement von der Getriebevorrichtung entkoppelt. Damit kann eine durch den Verbrennungsmotor bereitgestellte Leistung in dieser Zeit nicht mehr oder nur teilweise über die Getriebevorrichtung an die Antriebswelle übertragen werden. Ein für den Benutzer des Fahrzeugs spürbarer Drehmomenteinbruch am Antriebsrad ist die Folge. Durch ein Auswerten von in Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten Daten von Betriebsparametern kann dabei berechnet werden, wie groß dieser Drehmomenteinbruch bzw. der daraus entstehende Leistungsbedarf bei der Durchführung des Schaltvorgangs sein wird. Die Größe dieses Leistungsbedarfs steht somit nach Durchführung des Schritt c) eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung.
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Dieser Leistungsbedarf, der durch das Abkoppeln des Verbrennungsmotors von der Antriebswelle während eines Schaltvorgangs auftritt, soll durch ein Betreiben der ersten Elektromaschine zumindest teilweise ausgeglichen werden. Dafür muss die erste Elektromaschine mit elektrischer Energie versorgt werden. Der Bedarf an elektrischer Energie beziehungsweise an elektrischer Leistung, der dafür erforderlich ist, wird im folgenden Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet. Der in Schritt c) berechnete Leistungsbedarf wird dabei als Eingangsparameter bei dieser Berechnung verwendet. Weitere Eingangsparameter können beispielsweise der gewünschte Grad der Kompensation des Drehmomenteinbruchs oder eine Art und/oder Leistungsfähigkeit der ersten Elektromaschine sein. Die Größe dieses Bedarfs an elektrischer Energie steht somit nach Durchführung des Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung.
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Dieser in Schritt d) berechnete Bedarf an elektrischer Energie soll bevorzugt bei der eigentlichen Durchführung des Schaltvorgangs zur Verfügung stehen, damit die erste Elektromaschine zum zumindest teilweisen Ausgleichen des Drehmomenteinbruchs entsprechend betrieben werden kann. Die erste Elektromaschine kann durch zumindest zwei Energiequellen mit elektrischer Energie versorgt werden. Im Schritt e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Aufteilung des in Schritt d) berechneten Bedarfs an elektrischer Energie auf die zumindest zwei Energiequellen vorgenommen. Bevorzugt werden dabei beispielsweise eine Leistungsfähigkeit und eine Verfügbarkeit der Energiequellen berücksichtigt. Auch weitere Betriebsparameter des Hybridfahrzeugs, bevorzugt insbesondere Betriebsparameter, deren Daten in Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt wurden, können bei der Festlegung der Aufteilung auf die zumindest zwei Energiequellen mit einbezogen werden. Insgesamt kann dieses Aufteilen besonders bedarfsangepasst vorgenommen werden.
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Im letzten Schritt f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schaltvorgang durchgeführt. Gleichzeitig wird in diesem Schritt f) die erste Elektromaschine angesteuert, um den beim Schaltvorgang auftretenden Drehmomenteinbruch zumindest teilweise zu kompensieren. Dabei wird die dafür nötige elektrische Energie gemäß der in Schritt e) festgelegten Aufteilung durch die zumindest zwei Energiequellen bereitgestellt. Wie oben bereits beschrieben, kann dieses Aufteilen besonders bedarfsangepasst vorgenommen werden. Ein besonders gut an verschiedene Situationen und Randbedingungen anpassbares Bereitstellen elektrischer Energie für ein Betreiben der ersten Elektromaschine zum Ausgleichen eines Drehmomenteinbruchs während eines Schaltvorgangs kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
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Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die zumindest zwei Energiequellen aus folgender Liste ausgewählt werden:
- - ein Traktionsspeicher
- - ein Boostspeicher
- - eine als Generator betriebene zweite Elektromaschine
- - ein 12V-Bordnetz und/oder eine Bordnetzbatterie.
Diese Liste ist dabei nicht abgeschlossen, so dass, falls sinnvoll und möglich, auch weitere Energiequellen für die Bereitstellung der zum Betreiben der ersten Elektromaschine nötigen elektrischen Energie verwendet werden können. Ein Traktionsspeicher und/oder ein Boostspeicher können bevorzugt als Batterien und/oder Hochleistungskondensatoren ausgebildet sein und sind zumeist mit der ersten Elektromaschine über ein Traktionsnetz verbunden. Durch eine als Generator betriebene zweite Elektromaschine kann direkt die für das Betreiben der ersten Elektromaschine nötige elektrische Energie erzeugt werden. Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die zweite Elektromaschine direkt mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, sodass während des Schaltvorgangs durch ein Antreiben der zweiten Elektromaschine durch den Verbrennungsmotor das Erzeugen der elektrischen Energie durch die zweite Elektromaschine besonders einfach bereitgestellt werden kann. In einem Hybridfahrzeug sind zumeist auch ein 12V-Bordnetz und/oder eine Bordnetzbatterie vorhanden, die beispielsweise für ein Betreiben einer Lichtanlage oder eines Unterhaltungssystems des Hybridfahrzeugs verwendet werden. Das 12V-Bordnetz ist zumeist über einen bidirektionalen Gleichstromwandler mit dem Traktionsnetz elektrisch gekoppelt und wird aus diesem oftmals auch mit elektrischer Energie versorgt. Es kann für die Zeit der Getriebeschaltung die aus dem Traktionsnetz durch den Gleichstromwandler für das 12V-Bordnetz bereitgestellte Energie reduziert oder sogar ausgesetzt werden, wobei der Energiebedarf des 12V-Bordnetzes in diesem Fall durch die Bordnetzbatterie gedeckt wird. Weiterhin kann in Verbindung mit einem bidirektionalem Gleichstromwandler bei ausreichender Leistungsfähigkeit der Bordnetzbatterie auch kurzzeitig aus diesem 12V-Bordnetz und/oder aus der Bordnetzbatterie elektrische Energie entnommen werden, um die erste Elektromaschine zu betreiben. Insgesamt kann durch diese Vielzahl an möglichen Energiequellen für viele verschiedene Situationen eine besonders bedarfsgerechte Bereitstellung der zum Betreiben der ersten Elektromaschine nötigen elektrischen Energie ermöglicht werden.
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Besonders bevorzugt kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass bei einer Verwendung des 12V-Bordnetzes und/oder der Bordnetzbatterie als Energiequelle eine Versorgung des 12V-Bordnetzes und/oder der Bordnetzbatterie aus dem Traktionsspeicher und/oder dem Boostspeicher reduziert wird und/oder dass elektrische Energie aus dem 12V-Bordnetz und/oder der Bordnetzbatterie entnommen wird. In bekannten Hybridfahrzeugen ist zumeist vorgesehen, dass das 12V-Bordnetz über einen insbesondere bidirektionalen Gleichstromwandler mit einem Traktionsnetz des Hybridfahrzeugs, in dem der Traktionsspeicher und/oder der Boostspeicher angeordnet ist, verbunden ist. Über diesen Gleichstromwandler wird dabei zumeist elektrische Energie aus den Traktionsspeicher und/oder dem Boostspeicher dem 12V-Bordnetz zugeführt. Bereits durch eine Reduzierung dieses Energietransfers kann eine Erhöhung der für ein Betreiben der ersten Elektromaschine bereitstellbaren elektrischen Energie erreicht werden. Umgekehrt kann jedoch auch die elektrische Energie über den insbesondere bidirektionalen Gleichstromwandler aus dem 12V-Bordnetz und/oder der Bordnetzbatterie entnommen und in das Traktionsnetz eingespeist werden. Auf diese Weise ist eine direkte Bereitstellung elektrische Energie aus dem 12V-Bordnetz für ein Betreiben der ersten Elektromaschine, insbesondere während der Durchführung eines Schaltvorgangs, möglich. Eine weitere Steigerung der für einen Betrieb der ersten Elektromaschine verfügbaren elektrischen Energie kann dadurch ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass bei einer Verwendung des 12V-Bordnetzes und/oder der Bordnetzbatterie (26) als Energiequelle eine Aufrechterhaltung einer Stabilität des 12V-Bordnetzes berücksichtigt wird. Wie oben bereits beschrieben, werden über das 12V-Bordnetz essenzielle Systeme des Hybridfahrzeugs, beispielsweise eine Lichtanlage, mit elektrischer Energie versorgt. Eine Beeinträchtigung eines Betriebs dieser essenziellen Systeme durch eine Entnahme elektrische Energie aus dem 12V-Bordnetz sollte daher vermieden werden. Durch eine Berücksichtigung einer Aufrechterhaltung einer Stabilität des 12V-Bordnetzes bei einer derartigen Entnahme von elektrischer Energie aus dem 12V-Bordnetz für ein Betreiben der ersten Elektromaschine kann somit sichergestellt werden, dass eben diese Stabilität des 12V-Bordnetzes zu jeder Zeit aufrechterhalten werden kann. Eine Beeinträchtigung von Systemen des Hybridfahrzeugs, die durch das 12V-Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt werden, kann somit vermieden werden.
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Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass ein mit dem Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelter Riemenstartergenerator als zweite Elektromaschine verwendet wird. Derartige Riemenstartergeneratoren stellen dabei besonders gebräuchliche und in Hybridfahrzeug zumeist bereits vorhandene Elektromaschinen dar. Ein derartiger Riemenstartergenerator ist über einen Riemen direkt mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt. Dies ist insbesondere dahingehend von Vorteil, da der Verbrennungsmotor während des Schaltvorgangs von der Antriebswelle abgekoppelt ist und somit ohne Einschränkung für ein Antreiben der als Riemenstartergenerator ausgebildeten zweiten Elektromaschine eingesetzt werden kann. Auch ein Einsatz einer schaltbaren Riemenscheibe zum Koppeln des Riemenstartergenerators an den Verbrennungsmotor ist in einigen Hybridfahrzeugen vorgesehen. Durch die Verwendung eines derartigen, insbesondere in einem Hybridfahrzeug bereits vorhandenen, Riemenstartergenerators als zweite Elektromaschine kann somit insgesamt eine Vereinfachung einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt werden. Zusätzliche Elektromaschinen, die im Zuge eines Verfahrens als zweite Elektromaschine verwendet werden, können auf diese Weise vermieden werden.
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Ferner ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass in Schritt e) der in Schritt d) berechnete Bedarf an elektrischer Energie mit zumindest einem Bedarfsgrenzwert verglichen wird. Gleichbedeutend mit einem Bedarf an elektrischer Energie kann dabei im Sinne der Erfindung auch ein Bedarf an elektrischer Leistung entsprechend verwendet werden. In Schritt e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Aufteilung der Bereitstellung des in Schritt d) die berechneten Bedarfs an elektrischer Energie auf die verwendeten Energiequellen vorgenommen. Durch einen Vergleich des berechneten Bedarfs mit zumindest einem Bedarfsgrenzwert kann diese Aufteilung besonders einfach durchgeführt werden. So kann beispielsweise bei einem Bedarf, der unterhalb des zumindest einen Bedarfsgrenzwert liegt, eine erste Energiequelle, und bei einem Bedarf, der oberhalb des zumindest eine Bedarfsgrenzwert liegt, eine zweite Energiequelle verwendet werden. Auch prozentuale Aufteilungen der Bereitstellung der elektrischen Energie auf die verwendeten Energiequellen können anhand eines Vergleichs des berechneten Bedarfs an elektrischer Energie mit dem zumindest eine Bedarfsgrenzwert vereinfacht werden.
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Auch ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren umfasst, dass als Bedarfsgrenzwert ein Generatorgrenzwert und ein Bordnetzgrenzwert verwendet werden, wobei der Bordnetzgrenzwert größer ist als der Generatorgrenzwert, und wobei bei einem Bedarf unterhalb des Generatorgrenzwertes ein Traktionsspeicher und/oder ein Boostspeicher, bei einem Bedarf zwischen dem Generatorgrenzwert und dem Bordnetzgrenzwert zusätzlich eine als Generator betriebene zweite Elektromaschine, und bei einem Bedarf größer als der Bordnetzgrenzwert zusätzlich ein 12V-Bordnetz und/oder eine Bordnetzbatterie als Energiequelle verwendet werden. Bei dieser speziellen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird verwendet, dass die einzelnen eingesetzten Energiequellen unterschiedliche Leistungsmöglichkeiten aufweisen. So sind insbesondere beispielsweise ein Traktionsspeicher und/oder ein Boostspeicher, eine genügend hohe in ihnen gespeicherte Ladung vorausgesetzt, zu jeder Zeit als Energiequelle verfügbar. Eine zweite Elektromaschine muss für einen Einsatz als Energiequelle als Generator betrieben werden. Mit anderen Worten muss der zweiten Elektromaschine während ihres Einsatzes mechanische Energie zugeführt werden. Beispielsweise bei einer Verwendung eines Riemenstartergenerators als zweite Elektromaschine kann diese bevorzugt zwar während des Schaltvorgangs, jedoch am Anfang und am Ende des Schaltvorgangs nur bedingt bereitgestellt werden. Ein 12V-Bordnetz und/oder eine Bordnetzbatterie als Energiequelle können nur im Rahmen einer aufrechterhaltenen Stabilität des 12V-Bordnetzes beziehungsweise der Bordnetzbatterie als Energiequelle verwendet werden. Dies schränkt die Möglichkeit der Verwendung des 12V-Bordnetzes und/oder der Bordnetzbatterie deutlich ein. Durch die Verwendung von zwei Bedarfsgrenzwerten, die sich in ihrer Größe unterscheiden, kann besonders einfach eine Abfolge der verwendeten Energiequellen realisiert werden. So wird unterhalb des Generatorgrenzwert, d.h. wenn nur wenig Energie benötigt ist, der Energiebedarf der ersten Elektromaschine durch den Traktionsspeicher und/oder den Boostspeicher gedeckt. Bei einem Energiebedarf der darüber hinaus geht, d.h. wenn der Bedarf größer ist als der Generatorgrenzwert aber noch kleiner ist als der Bordnetzgrenzwert, wird zusätzlich die zweite als Generator betriebene Elektromaschine als Energiequelle eingesetzt. Ein höherer elektrischer Energiebedarf, der insbesondere zum Ausgleichen eines höheren Drehmomenteinbruchs benötigt wird, kann dadurch erfüllt werden. Sollte der Energiebedarf noch weiter ansteigen, d.h. insbesondere größer werden als der Bordnetzgrenzwert, kann für diese Situationen zusätzlich auch das 12V-Bordnetz und/oder die Bordnetzbatterie als Energiequelle verwendet werden. Besonders hohe Drehmomenteinbrüche, die insbesondere einen hohen Bedarf an elektrischer Energie bedeuten, können somit ebenfalls zumindest teilweise ausgeglichen werden. Insbesondere durch diese Verwendung von mehreren Bedarfsgrenzwerten kann somit eine besonders bedarfsgerechte und an viele verschiedene Situationen anpassende Bereitstellung elektrische Energie für ein Betreiben der ersten Elektromaschine bei einem Ausgleichen eines Drehmomenteinbruchs während eines Schaltvorgangs bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass während eines Speicherzeitraums ein Traktionsspeicher und/oder ein Boostspeicher als Energiequelle verwendet werden, dass während eines Generatorzeitraums eine als Generator betriebene zweite Elektromaschine als Energiequelle verwendet wird, und das während eines Bordnetzzeitraums ein 12V-Bordnetz und/oder eine Bordnetzbatterie als Energiequelle verwendet werden, wobei der Bordnetzzeitraum im Generatorzeitraum und der Generatorzeitraum im Speicherzeitzeitraum enthalten sind. Enthalten im Sinne der Erfindung bedeutet dabei insbesondere, dass der jeweils größere Zeitraum vor dem in ihm enthaltenen kleineren Zeitraum beginnt und nach diesem endet. In dieser Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden, abhängig von einem überschrittenen Bedarfsgrenzwert, insbesondere dem Generatorgrenzwert und/oder dem Bordnetzgrenzwert, verschiedene Energiequellen bzw. Gruppen von Energiequellen zur Bereitstellung elektrischer Energie für einen Betrieb der ersten Elektromaschine bereitgestellt. Durch das Vorhandensein verschiedener Zeiträume kann dabei erreicht werden, dass die einzelnen Energiequellen nur zu bestimmten Zeiten verwendet werden. So kann insbesondere beispielsweise der Speicherzeitraum vollständig den gesamten Schaltvorgang überdecken. Während des gesamten Schaltvorgangs kann somit elektrische Energie durch den Traktionsspeicher und/oder den Boostspeicher bereitgestellt werden. Dadurch, dass der Generatorzeitraum im Speicherzeitraum enthalten ist, kann besonders einfach bereitgestellt werden, dass eine als Generator betriebene zweite Elektromaschine nur dann als Energiequelle verwendet wird, wenn der Schaltvorgang bereits durchgeführt wird. Der Verbrennungsmotor ist zu diesem Zeitpunkt von der Getriebevorrichtung und damit von der Antriebswelle abgekoppelt und kann insbesondere eine als Riemenstartergenerator ausgebildete zweite Elektromaschine besonders einfach zu Erzeugung elektrischer Energie antreiben. Dadurch, dass der Bordnetzzeitraum wiederum im Generatorzeitraum enthalten ist, kann besonders einfach bereitgestellt werden, dass eine Bereitstellung elektrischer Energie durch das 12V-Bordnetz und/oder die Bordnetzbatterie auf einen möglichst kurzen Zeitraum begrenzt ist. Auch dies kann zur Sicherstellung einer Stabilität des 12V-Bordnetzes beziehungsweise der Bordnetzbatterie beitragen.
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Gemäß eines zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug, aufweisend einen Verbrennungsmotor, eine Antriebswelle, eine Getriebevorrichtung, eine erste Elektromaschine und zumindest zwei Energiequellen, wobei der Verbrennungsmotor und die Antriebswelle durch die Getriebevorrichtung mechanisch gekoppelt sind, die erste Elektromaschine und die Antriebswelle mechanisch gekoppelt sind, und wobei die erste Elektromaschine aus zumindest zwei Energiequellen mit elektrischer Energie versorgbar ist. Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit eine Kontrolleinheit und Sensorvorrichtungen zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit ist somit insgesamt zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Auf diese Weise können sämtliche Vorteile, die bereits ausführlich in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem ersten Aspekt Erfindung beschrieben worden sind, auch durch eine Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt Erfindung wird die Aufgabe durch ein Hybridfahrzeug mit einer Antriebseinheit gelöst. Ein erfindungsgemäßes Hybridfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Auf diese Weise können sämtliche Vorteile, die bereits ausführlich in Bezug auf eine Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt Erfindung bzw. in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem ersten Aspekt Erfindung beschrieben worden sind, auch durch ein Hybridfahrzeug gemäß dem dritten Aspekt Erfindung bereitgestellt werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispiel in der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Elemente mit gleicher Funktion und/oder Wirkungsweisen sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
- 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren,
- 2 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit,
- 3 eine Durchführung eines Schaltvorgangs, und
- 4 ein erfindungsgemäßes Hybridfahrzeug.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren gezeigt, wie es beispielsweise durch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 10 wie sie in 2 gezeigt ist, ausgeführt werden kann. Im Folgenden werden daher die beiden 1 und 2 gemeinsam beschrieben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann dabei durch eine Antriebseinheit 10 eines Hybridfahrzeugs 1 (nicht mit abgebildet) ausgeführt werden. Die Antriebseinheit 10 weist insbesondere einen Verbrennungsmotor 11 auf, der über eine Getriebevorrichtung 14 mit einer Antriebswelle 15 mechanisch gekoppelt ist. In dieser Ausgestaltungsform weist dabei die Antriebswelle 15 zusätzlich ein Achsgetriebe auf. Die Antriebswelle 15 ist mit Antriebsrädern 3 verbunden, durch die ein Vortrieb des Hybridfahrzeugs 1 bereitgestellt werden kann. Die Antriebseinheit 10 weist ferner eine erste Elektromaschine 12 auf. Die erste Elektromaschine 12 ist über ein Hilfsgetriebe 16 mit der Antriebswelle 15 gekoppelt. Über ein Traktionsnetz 27 ist die erste Elektromaschine 12 mit einem Traktionsspeicher 21 und einem Boostspeicher 22 verbunden. Ein Gleichstromwandler 2 verbindet das Traktionsnetz 27 mit einem Bordnetz 25, in dem in der abgebildeten Ausgestaltungsform eine Bordnetzbatterie 26 angeordnet ist. Ferner ist im Traktionsnetz 27 eine zweite Elektromaschine 23 angeordnet, die in dieser Ausgestaltungsform als Riemenstartergenerator 24 ausgebildet ist. Der Riemenstartergenerator 24 ist über einen Riementrieb 4 direkt mit dem Verbrennungsmotor 11 mechanisch gekoppelt und kann durch diesen angetrieben werden. Dabei wird der Riemenstartergenerator 24 als Generator betrieben und wandelt die mechanische Energie des Verbrennungsmotors 11 in elektrische Energie um. Insbesondere stellen dabei sowohl der Traktionsspeicher 21, der Boostspeicher 22, die zweite Elektromaschine 23, das 12V-Bordnetz 25 und die Bordnetzbatterie 26 Energiequellen 20 dar, durch die die erste Elektromaschine 12 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren während der Durchführung eines Schaltvorgangs 90 (nicht mit abgebildet) mit Energie versorgt werden kann. Durch dieses Betreiben der ersten Elektromaschine 12 während eines Schaltvorgangs 90 kann dabei ein Leistungsbedarf 50 (nicht mit abgebildet), der bei dem Schaltvorgang 90 durch die Abkopplung des Verbrennungsmotors 11 von der Getriebevorrichtung 14 und dadurch von der Antriebswelle 15 entsteht, ausgeglichen werden.
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In einem ersten Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 mit A bezeichnet, werden Daten von Betriebsparametern 40 einer Antriebseinheit 10 eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs 1 ermittelt. Dabei werden Sensorvorrichtungen 31 durch eine Kontrolleinheit 30 angesteuert und ausgelesen. Durch derartige Sensorvorrichtungen 31 können dabei Daten von beispielsweise einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 11, eines durch den Verbrennungsmotor 11 bereitgestellten Drehmoments, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Fahrzeugbeschleunigung, eines Übersetzungsverhältnis der Getriebevorrichtung 14 und/oder Eigenschaften der ersten Elektromaschine 12 ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Daten auch durch eine Modellbildung und Berechnung bestimmt werden. Diese Daten ermöglichen ein umfassendes Ermitteln eines Gesamtzustands der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 10 bzw. des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs 1.
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Im nächsten Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 mit B bezeichnet, werden aus den ermittelten Daten ein bevorstehender Schaltvorgang 90 (nicht mit abgebildet) der Getriebevorrichtung 14 erkannt. Auch dieser Schritt wird insbesondere durch die Kontrolleinheit 30 durchgeführt. Bei einem derartigen Schaltvorgang 90 wird insbesondere der Verbrennungsmotor 11 von der Getriebevorrichtung 14 abgekoppelt. Ein Übertragen eines Drehmoments vom Verbrennungsmotor 11 auf die Antriebswelle 15 ist somit während der Durchführung des Schaltvorgangs 90 nicht oder nur eingeschränkt möglich. Dies führt zu einem Drehmomenteinbruch am Antriebsrad 3. Durch das Erkennen des bevorstehenden Schaltvorgangs 90 kann dabei insbesondere bereitgestellt werden, dass eine Kompensation dieses Drehmomenteinbruchs am Antriebsrad 3 durchgeführt werden kann.
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Dafür wird im Schritt c) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 mit C bezeichnet, der anschließend und/oder gleichzeitig (nicht mit abgebildet) zum Schritt b) durchgeführt werden kann, ein Leistungsbedarf 50 für die Durchführung des Schaltvorgangs 90 berechnet. Auch diese Berechnung basiert dabei auf einer Auswertung der in Schritt a) ermittelten Daten und wird durch die Kontrolleinheit 30 durchgeführt. Der Leistungsbedarf 50 bedeutet dabei im Sinne der Erfindung insbesondere derjenige Bedarf an Drehmoment, der während der Durchführung des Schaltvorgangs 90 durch das Abkoppeln des Verbrennungsmotors 11 von der Antriebswelle 15 entsteht.
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Basierend auf diesem berechneten Leistungsbedarf 50 wird im nächsten Schritt d), in 1 mit D bezeichnet, ein Bedarf 60 an elektrischer Energie beziehungsweise Leistung der ersten Elektromaschine 12 berechnet. Der Bedarf 60 wird dabei derart berechnet, dass bei einem Betrieb der ersten Elektromaschine 12 während der Durchführung des Schaltvorgangs 90 der in Schritt c) berechneten Leistungsbedarf 50 zumindest teilweise kompensiert werden kann. Bei der Berechnung kann auch der Kompensationsgrad, mit dem die erste Elektromaschine 12 den Wegfall an Drehmoment während des Schaltvorgangs 90 ausgleicht, berücksichtigt werden.
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Im nächsten Schritt e), in 1 mit E bezeichnet, wird nun eine Aufteilung dieses berechneten Energiebedarfs auf die verwendbaren Energiequellen 20, in der dargestellten Ausgestaltungsform der Traktionsspeicher 21, der Boostspeicher 22, der Riemenstartergenerator 24 und das 12V-Bordnetz 25 und/oder die Bordnetzbatterie 26, festgelegt. Bei der Festlegung können dabei insbesondere die aktuellen und/oder die für die Zukunft prognostizierten Leistungsfähigkeiten der einzelnen Energiequellen 20 berücksichtigt werden. Dadurch kann sowohl eine Bereitstellung von ausreichend Energie sichergestellt werden als auch eine Überlastung der verwendeten Energiequellen 20 vermieden werden.
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Im letzten Schritt f), in 1 mit F bezeichnet, wird nun der Schaltvorgang 90 durchgeführt. Gleichzeitig erfolgt eine Ansteuerung der ersten Elektromaschine 12, wobei die elektrische Energie für diese Ansteuerung basierend auf der in Schritt e) festgelegten Aufteilung durch die einzelnen Energiequellen 20 bereitgestellt wird. Eine zumindest teilweise Kompensation des Drehmomenteinbruchs während des Schaltvorgangs 90 kann auf diese Weise bereitgestellt werden. Durch die an verschiedenste Situationen anpassbare und dadurch insbesondere bedarfsgerecht durchgeführte Aufteilung der Bereitstellung der zum Ansteuern der ersten Elektromaschine 12 nötigen elektrischen Energie kann dabei insbesondere auch dieses Kompensieren des Drehmomenteinbruchs bedarfsgerecht und an verschiedenste Situationen anpassbar bereitgestellt werden.
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In 3 sind verschiedene Messwerte vor, während und nach einem Schaltvorgang 90, jeweils aufgetragen über der Zeit 80, gezeigt. Die dabei beteiligten Vorrichtungen sind jeweils nicht mit abgebildet. Dabei sind in allen Grafiken jeweils Leistungen 70 abgebildet, von oben nach unten eine Leistung 70 der Antriebswelle 15, eine Leistung 70 der ersten Elektromaschine 12, eine Leistung 70 des 12V-Bordnetzes 25, eine Leistung 70 der zweiten Elektromaschine 23 sowie eine Leistung 70 des Verbrennungsmotors 11. Die erste Grafik zeigt deutlich, wie die Leistung 70 bzw. das Drehmoment der Antriebswelle 15 während des Schaltvorgangs 90 einbricht, der sich dabei ergebende Leistungsbedarf 50 ist ebenfalls mit eingezeichnet. Der Schaltvorgang 90 beginnt dabei insbesondere zum Zeitpunkt t1 und erstreckt sich bis zum Zeitpunkt t12. Während dieses gesamten Zeitraums muss die erste Elektromaschine 12 mit elektrischer Energie versorgt werden, damit durch den Betrieb der ersten Elektromaschine 12 dieser Leistungsbedarf 50 zumindest teilweise kompensiert werden kann. Zu Beginn des Schaltvorgangs 90 ist der Leistungsbedarf 50 noch gering wodurch auch der Bedarf 60 an elektrischer Energie, sichtbar in der zweiten Grafik von oben, noch gering ist und insbesondere unterhalb des ersten Bedarfsgrenzwert 71, der als Generatorgrenzwert 72 bezeichnet werden kann, liegt. Während des gesamten abgebildeten Schaltvorgangs 90 liegt der gesamte Bedarf 60 insbesondere unterhalb einer Maximalleistung 74 der ersten Elektromaschine 12. Zu Beginn des Schaltvorgangs 90 wird der Bedarf 60 an elektrischer Energie derart aufgeteilt, dass er nur durch den Traktionsspeicher 21 und/oder den Boostspeicher 22 der Antriebseinheit 10 gedeckt werden kann. Dabei stellen der Traktionsspeicher 21 und/oder der Boostspeicher 22 über den gesamten Speicherzeitraum 81, der sich über den gesamten Zeitraum des Schaltvorgangs 90 erstreckt, elektrische Energie zum Betreiben der ersten Elektromaschine 12 zur Verfügung. Ab dem Zeitpunkt t3 übersteigt der Bedarf 60 an elektrischer Energie den Generatorgrenzwert 72 und fällt unter diesen erst wieder nach dem Zeitpunkt t11. Diese beiden Zeitpunkte t3, t11 markieren auch die Grenzen des Generatorzeitraums 82. Während des Generatorzeitraums 82 wird zusätzlich zur elektrischen Energie des Traktionsspeichers 21 und/oder des Boostspeichers 22 elektrische Energie zum Betreiben der ersten Elektromaschine 12 verwendet, die durch eine als Generator betriebene zweite Elektromaschine 23 bereitgestellt wird. Dies ist in der zweiten und vierten Grafik dargestellt. Außerhalb des Generatorzeitraums 82 wird durch die zweite Elektromaschine 23, die insbesondere als Riemenstartergenerator 24 ausgebildet sein kann, lediglich elektrische Energie erzeugt, die beispielsweise zum Aufladen des Traktionsspeichers 21 und/oder des Boostspeichers 22 verwendet werden kann. Dafür wird der Verbrennungsmotor 11 entsprechend angesteuert, wie in der untersten Grafik dargestellt ist. Während des Generatorzeitraums 82 hingegen wird die durch die zweite Elektromaschine 23 erzeugte elektrische Energie direkt an die erste Elektromaschine 12 geleitet und dort zur Kompensation des Leistungsbedarfs 50 eingesetzt. Mit Fortlaufen des Schaltvorgangs 90 kann auch ein Bordnetzgrenzwert 73, der insbesondere größer ist als der Generatorgrenzwert 72, durch den Bedarf 60 an elektrischer Energie überschritten werden. In der dargestellten Ausgestaltungsform ist dies zwischen den Zeitpunkten t4 und t10 der Fall, die wiederum die Grenzen des Bordnetzzeitraums 83 darstellen. Während dieses Bordnetzzeitraums 83 wird auch dem 12V-Bordnetz 25 elektrische Energie entnommen und der ersten Elektromaschine 12 über das Traktionsnetz 27 zugeführt. Diese Entnahme ist in der dritten Grafik dargestellt. Durch diese nur kurzzeitige Entnahme von elektrischer Energie aus dem 12V-Bordnetz 25 kann sichergestellt werden, dass eine Stabilität des 12V-Bordnetzes 25 nicht beeinträchtigt wird. Durch diese gesammelten Maßnahmen, insbesondere durch das mögliche Aufteilung des Bedarfs 60 an elektrischer Energie auf verschiedene Energiequellen 20, kann insbesondere eine besonders bedarfsgerechte Kompensation des Leistungsbedarfs 50 durch einen Betrieb der ersten Elektromaschine 12 bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere in der obersten Grafik erkennbar. Dort ist sichtbar, dass der Einbruch an Drehmoment an der Antriebswelle 15 durch eben den Betrieb der ersten Elektromaschine 12, die durch die verschiedenen Energiequellen 20 mit elektrischer Energie versorgt wird, deutlich kompensiert werden kann.
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4 zeigt ein Hybridfahrzeug 1 mit einer symbolhaft dargestellten erfindungsgemäßen Antriebseinheit 10. Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 10, die insbesondere zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, kann auch das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug 1 insgesamt verbessert werden. Insbesondere kann ein besonders gut an verschiedene Situationen und Randbedingungen anpassbares Bereitstellen elektrischer Energie für eine erste Elektromaschine 12 bereitgestellt werden, wodurch der durch den Betrieb der ersten Elektromaschine 12 während einer Durchführung eines Schaltvorgangs 90 (nicht mit abgebildet) bereitstellbare Ausgleich eines Drehmomenteinbruchs ebenfalls besonders bedarfsgerecht und situationsangepasst ermöglicht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridfahrzeug
- 2
- Gleichstromwandler
- 3
- Antriebsrad
- 4
- Riementrieb
- 10
- Antriebseinheit
- 11
- Verbrennungsmotor
- 12
- erste Elektromaschine
- 14
- Getriebevorrichtung
- 15
- Antriebswelle
- 16
- Hilfsgetriebe
- 17
- Achsgetriebe
- 20
- Energiequelle
- 21
- Traktionsspeicher
- 22
- Boostspeicher
- 23
- zweite Elektromaschine
- 24
- Riemenstartergenerator
- 25
- Bordnetz
- 26
- Bordnetzbatterie
- 27
- Traktionsnetz
- 30
- Kontrolleinheit
- 31
- Sensorvorrichtung
- 40
- Betriebsparameter
- 50
- Leistungsbedarf
- 60
- Bedarf
- 70
- Leistung
- 71
- Bedarfsgrenzwert
- 72
- Generatorgrenzwert
- 73
- Bordnetzgrenzwert
- 74
- Maximalleistung
- 80
- Zeit
- 81
- Speicherzeitraum
- 82
- Generatorzeitraum
- 83
- Bordnetzzeitraum
- 90
- Schaltvorgang
