DE102016222023A1 - Geschwindigkeitsregelung bis zum Stillstand bei einem Fahrzeug mit manuell zu betätigender Kupplung - Google Patents

Geschwindigkeitsregelung bis zum Stillstand bei einem Fahrzeug mit manuell zu betätigender Kupplung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung realisiert eine Geschwindigkeitsregelung für ein Fahrzeug (10) mit einer manuell betätigbaren Kupplung (4), welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) bis zum Stillstand regelt. Das Fahrzeug (10) umfasst neben der Kupplung (4) einen Verbrennungsmotor (2) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) und einen Elektromotor (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10). Mit der Kupplung (4) kann eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und Antriebsrädern des Fahrzeugs (10) realisiert werden. Die Geschwindigkeitsregelung wird dabei, insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, mit dem Elektromotor (3) durchgeführt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Geschwindigkeitsregelung oder Längsregelung, die einen Geschwindigkeitsbereich einschließlich Stillstand abdeckt, für ein Hybridfahrzeug mit manuell betätigbarer Kupplung.
  • Die WO 2016/070871 A2 offenbart ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, bei welchem eine Elektromaschine einen ersten Vorwärtsgang und eine Verbrennungskraftmaschine einen zweiten Vorwärtsgang realisiert, was zum Anfahren des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.
  • Die DE 10 2013 005 252 beschreibt einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine. Dabei wird in einem Geschwindigkeitsbereich unterhalb eines Schwellenwertes die elektrische Maschine als ausschließliche Antriebsquelle verwendet.
  • Eine Geschwindigkeitsregelung bzw. Längsregelung, wie sie hier gemeint ist, wird in der Regel mit einem Abstandsregeltempomat durchgeführt, welcher den Abstand von dem eigenen Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt und abhängig davon die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs regelt. Die Geschwindigkeitsregelung umfasst dabei eine so genannte Stopp & Go-Funktionalität, mit welcher das Fahrzeug (abhängig von dem Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug) bis zum Stillstand abgebremst wird und zumindest nach kurzem Stillstand automatisch weiterfährt. Mit anderen Worten deckt die Geschwindigkeitsregelung einen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs ab, der den Stillstand des Fahrzeugs und das anschließende (automatische) Anfahren umfasst.
  • Nachteilig ist, dass eine solche Geschwindigkeitsregelung für Fahrzeuge mit einer manuell betätigbaren Kupplung, welche auch als Fahrzeuge mit Schaltgetriebe (im Gegensatz zum Automatikgetriebe) bekannt sind, nach dem Stand der Technik nicht existiert.
  • Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, oben beschriebene Geschwindigkeitsregelung für Hybridfahrzeuge mit einer manuell betätigbaren Kupplung zu realisieren.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs, einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs, eine manuell betätigbare Kupplung und eine Steuerung umfasst. Die manuell betätigbare Kupplung ist dabei ausgestaltet, um eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und Antriebsrädern des Fahrzeugs zu realisieren. Die Steuerung ist ausgestaltet, um mit Hilfe des Elektromotors eine Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs bis zu einem Stillstand des Fahrzeugs auszuführen. Dabei wird unter der Geschwindigkeitsregelung bis zu einem Stillstand des Fahrzeugs die oben beschriebene Geschwindigkeitsregelung bzw. Längsregelung verstanden, welche einen Geschwindigkeitsbereich einschließlich des Stillstands des Fahrzeugs (und des anschließenden Anfahrens) aufweist.
  • Indem die Geschwindigkeitsregelung insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten und bei der Anfahrt aus dem Stillstand mit dem Elektromotor des Fahrzeugs ausgeführt wird, kann die Geschwindigkeitsregelung auch für Hybridfahrzeuge mit einer manuell betätigbaren Kupplung sehr einfach realisiert werden. Dabei wird unter einem Hybridfahrzeug jedes Fahrzeug verstanden, dass neben einem Verbrennungsmotor einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs aufweist, wie z.B. Plug-In-Hybridfahrzeuge, Vollhybridfahrzeuge, Fahrzeuge mit einem Elektromotor im Getriebe oder Fahrzeuge mit einem Elektromotor an der Antriebsachse.
  • Dabei ist die Steuerung insbesondere derart ausgestaltet, dass, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, die Geschwindigkeitsregelung ohne Einsatz des Verbrennungsmotors ausgeführt wird. Mit anderen Worten wird das Fahrzeug in einem Zustand betrieben, in welchem keine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern vorliegt, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt.
  • Dadurch wird vorteilhafterweise eine störende Wirkung des eingekuppelten Verbrennungsmotors bei geringen Geschwindigkeiten oder im Stillstand des Fahrzeugs vermieden.
  • Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Geschwindigkeitsregelung nur dann ausgeführt, wenn vorher erfasst wird, dass sich die Kupplung in einem ausgekuppelten Zustand befindet. Dabei wird unter dem ausgekuppelten Zustand verstanden, dass die Kupplung in diesem Zustand keine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern realisiert.
  • Wenn quasi als Voraussetzung für die Geschwindigkeitsregelung gilt, dass sich die Kupplung im ausgekuppelten Zustand befinden muss, ist vorteilhafterweise sichergestellt, dass die Geschwindigkeitsregelung ohne Einsatz des Verbrennungsmotors (und damit nur mit dem Elektromotor) ausgeführt wird. Der ausgekuppelte Zustand kann beispielsweise von dem Fahrer des Fahrzeugs eingestellt werden, indem der Gangwahlschalter des Fahrzeugs in der Gasse auf Leerlauf gestellt wird, so dass kein Gang ausgewählt ist.
  • Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform regelt die Geschwindigkeitsregelung die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs nur dann unter einen weiteren Schwellenwert, wenn sich die Kupplung in dem ausgekuppelten Zustand befindet.
  • Bei dieser Ausführungsform kann die Geschwindigkeitsregelung auch dann aktiviert werden, wenn sich die Kupplung nicht im ausgekuppelten Zustand befindet. Allerdings ist es dann nicht möglich, die Geschwindigkeit mit der Geschwindigkeitsregelung unter den weiteren Schwellenwert abzusenken. In dieser Situation kann eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden, die Kupplung auszukuppeln oder das Fahrzeug anderweitig abzubremsen. Im Notfall kann das Fahrzeug bei dieser Ausführungsform auch automatisch abgebremst werden, was dann im Extremfall zum Abwürgen des Verbrennungsmotors führt.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann es sich bei der Kupplung um eine so genannte elektronische Kupplung (Clutch by wire) handeln. Diese elektronische Kupplung wird automatisch in einen ausgekuppelten Zustand versetzt, wenn die Geschwindigkeitsregelung aktiv ist.
  • Der erfindungsgemäße Einsatz einer elektronischen Kupplung weist den Vorteil auf, dass das Fahrzeug automatisch die Kupplung in den ausgekuppelten Zustand versetzen kann, wenn die Geschwindigkeitsregelung aktiviert wird. Mit anderen Worten muss der Fahrer bei dieser Ausführungsform nicht darauf achten, die Kupplung auszukuppeln, wenn er die Geschwindigkeitsregelung aktiviert.
  • Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante der vorab beschriebenen Ausführungsform wird die elektronische Kupplung nur dann in den ausgekuppelten Zustand versetzt, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb eines weiteren Schwellenwerts liegt.
  • Gemäß dieser Variante wird die elektronische Kupplung nicht sofort ausgekuppelt, wenn die Geschwindigkeitsregelung aktiviert wird. Stattdessen wird die elektronische Kupplung erst dann automatisch ausgekuppelt, wenn die Geschwindigkeitsregelung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb des weiteren Schwellenwerts absenken will.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die elektronische Kupplung in einen eingekuppelten Zustand versetzt, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb eines weiteren anderen Schwellenwerts liegt. Dabei wird unter dem eingekuppelten Zustand verstanden, dass die Kupplung in diesem Zustand eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern realisiert.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor durch die Geschwindigkeitsregelung vorteilhafterweise zum Antrieb des Fahrzeugs hinzugeschaltet, sobald die Geschwindigkeitsregelung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über den weiteren anderen Schwellenwert regelt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfasst das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs, einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs und eine manuell betätigbare Kupplung, um eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und Antriebsrädern des Fahrzeugs zu realisieren. Die Geschwindigkeitsregelung wird dabei bis zu einem Stillstand des Fahrzeugs mit dem Elektromotor ausgeführt.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
  • Dabei wird die Geschwindigkeitsregelung insbesondere ohne Einsatz des Verbrennungsmotors ausgeführt, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Geschwindigkeitsregelung eine Längsregelung des Fahrzeugs, bei welcher eine (positive oder negative) Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig von einem Abstand des Fahrzeugs zu einem vor dem Fahrzeug fahrenden weiteren Fahrzeug geregelt wird.
  • Eine solche (automatische) Längsregelung ermöglicht, dass sich der Fahrer nur noch um die Querregelung des Fahrzeugs zu kümmern braucht.
  • Erfindungsgemäß kann das erfindungsgemäße Verfahren mit dem vorab beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeug oder einer der vorab beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ausgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen kostengünstigen Einsatz einer Geschwindigkeitsregelung mit Stopp & Go-Funktionalität für Hybridfahrzeuge mit Direktschaltergetriebe bzw. manuell betätigbarer Kupplung. Der alternative Antrieb (d.h. der Elektromotor) wird dabei insbesondere für niedrige Geschwindigkeitsbereiche eingesetzt. Damit ist vorteilhafterweise auch das automatische Stoppen und Anfahren z.B. im Stau möglich.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
    • 1 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Vorrichtung dar.
    • In 2 ist ein Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Geschwindigkeitsregelung dargestellt.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hybridfahrzeug 10, welches eine Vorrichtung 20 umfasst.
  • Die Vorrichtung 20 umfasst ihrerseits eine Steuerung 1, einen Verbrennungsmotor 2 zum Antrieb des Fahrzeugs 10, einen Elektromotor 3 zum Antrieb des Fahrzeugs 10 und eine Kupplung 4. Mit der Kupplung 4 kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und Antriebsrädern des Fahrzeugs 10 hergestellt werden. Das Fahrzeug 10 und/oder die Steuerung 1 ist für eine Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs 10 ausgestaltet, mit welcher eine Längsregelung des Fahrzeugs abhängig von einem Abstand des Fahrzeugs 10 zu einem vor dem Fahrzeug 10 fahrenden Fahrzeug durchgeführt wird. Bei dieser Geschwindigkeitsregelung kann das Fahrzeug 10 bis zum Stillstand des Fahrzeugs 10 abgebremst werden und fährt dann (abhängig vom Abstand zum vorherfahrenden Fahrzeug) wieder (gegebenenfalls nach einer Bestätigung des Fahrers) automatisch an. Die Steuerung 1 sorgt dafür, dass die Kupplung 4 bei aktivierter Geschwindigkeitsregelung zumindest in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ausgekuppelt ist, so dass das Fahrzeug zumindest in diesem niedrigen Geschwindigkeitsbereich nur vom Elektromotor 3 angetrieben wird.
  • In 2 ist ein Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
  • Im Schritt S1 aktiviert der Fahrer des Hybridfahrzeugs 10 die Geschwindigkeitsregelung. Anschließend wird im Schritt S2 überprüft, ob sich die Kupplung 4 des Fahrzeugs 10 in einem eingekuppelten oder ausgekuppelten Zustand befindet. Wenn sich die Kupplung 4 in einem eingekuppelten Zustand befindet, wird die Kupplung im Schritt S3 ausgekuppelt, so dass keine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und den Antriebsrädern des Fahrzeugs 10 besteht. Anschließend wird die Geschwindigkeitsregelung bis zum Stillstand im Schritt S4 nur mit dem Elektromotor 3 durchgeführt.
  • Der Schritt S3 kann nur dann automatisch durchgeführt werden, wenn es sich um eine elektronische Kupplung handelt. Alternativ (wenn es sich um eine herkömmliche Kupplung handelt) kann der Fahrer im Schritt S3 aufgefordert werden, die Kupplung 4 auszukuppeln, indem er den Gangwahlschalter auf Leerlauf schaltet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Steuerung
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Elektromotor
    4
    Kupplung
    10
    Fahrzeug
    20
    Vorrichtung
    S1-S4
    Verfahrensschritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2016/070871 A2 [0002]
    • DE 102013005252 [0003]

Claims (10)

  1. Fahrzeug umfassend einen Verbrennungsmotor (2) zum Antrieb des Fahrzeugs (10), einen Elektromotor (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10), und eine manuell betätigbare Kupplung (4), um eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und Antriebsrädern des Fahrzeugs (10) zu ermöglichen, gekennzeichnet durch eine Steuerung (1) des Fahrzeugs (10), welche ausgestaltet ist, um mittels des Elektromotors (3) eine Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs (10) bis zu einem Stillstand des Fahrzeugs (10) auszuführen.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) ausgestaltet ist, um, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) unterhalb einer vorbestimmten Schwellengeschwindigkeit liegt, die Geschwindigkeitsregelung ohne Einsatz des Verbrennungsmotors (2) auszuführen.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) ausgestaltet ist, um die Geschwindigkeitsregelung nur dann auszuführen, wenn die Steuerung (1) vorher erfasst, dass sich die Kupplung (4) in einem ausgekuppelten Zustand befindet.
  4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) ausgestaltet ist, um, wenn die Steuerung (1) die Geschwindigkeitsregelung ausführt, eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) nur dann unter eine vorbestimmte Schwellengeschwindigkeit abzusenken, wenn sich die Kupplung (4) in einem ausgekuppelten Zustand befindet.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) eine elektronische Kupplung ist, und dass die Steuerung (1) ausgestaltet ist, um, wenn die Steuerung (1) die Geschwindigkeitsregelung ausführt, die Kupplung (4) in einen ausgekuppelten Zustand zu versetzen.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) ausgestaltet ist, um, wenn die Steuerung (1) die Geschwindigkeitsregelung ausführt, die Kupplung (4) nur dann in den ausgekuppelten Zustand zu versetzen, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) unterhalb einer vorbestimmten Schwellengeschwindigkeit liegt.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) ausgestaltet ist, um, wenn die Steuerung (1) die Geschwindigkeitsregelung ausführt, die Kupplung (4) dann in einen eingekuppelten Zustand zu versetzen, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) oberhalb einer weiteren vorbestimmten Schwellengeschwindigkeit liegt.
  8. Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs (10), welches umfasst einen Verbrennungsmotor (2) zum Antrieb des Fahrzeugs (10), einen Elektromotor (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10), und eine manuell betätigbare Kupplung (4), um eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und Antriebsrädern des Fahrzeugs (10) zu ermöglichen, wobei die Geschwindigkeitsregelung bis zu einem Stillstand des Fahrzeugs (10) mit dem Elektromotor ausgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsregelung, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) unterhalb einer vorbestimmten Schwellengeschwindigkeit liegt, ohne Einsatz des Verbrennungsmotors (2) ausgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsregelung eine Längsregelung umfasst, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit von einem Abstand zu einem vor dem Fahrzeug (10) fahrenden weiteren Fahrzeug steuert.
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