DE102020208181A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsfahrt, Steuergerät und Hybridfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsfahrt, Steuergerät und Hybridfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102020208181A1
DE102020208181A1 DE102020208181.6A DE102020208181A DE102020208181A1 DE 102020208181 A1 DE102020208181 A1 DE 102020208181A1 DE 102020208181 A DE102020208181 A DE 102020208181A DE 102020208181 A1 DE102020208181 A1 DE 102020208181A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
power
operating
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020208181.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Sergej Jakovlev
Tim Voeltz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102020208181.6A priority Critical patent/DE102020208181A1/de
Publication of DE102020208181A1 publication Critical patent/DE102020208181A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/448—Electrical distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/101—Infinitely variable gearings
    • B60W10/107—Infinitely variable gearings with endless flexible members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11—Stepped gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/11—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand using model predictive control [MPC] strategies, i.e. control methods based on models predicting performance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B60W20/16—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for reducing engine exhaust emissions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4808—Electric machine connected or connectable to gearbox output shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0026—Lookup tables or parameter maps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/10—Accelerator pedal position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/11—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (100) in einer Sonderbetriebsart (SB), wobei das Hybridfahrzeug (100) einen Antriebsstrang (1) aufweist, der eine Verbrennungskraftmaschine (V), eine elektrische Maschine (E1, E2) und einen Abtrieb aufweist und der Antriebsstrang (1) eingerichtet ist, eine von der Verbrennungskraftmaschine (V) abgegebene Leistung (PVKM) auf den Abtrieb variabel zu übersetzen, wobei das Verfahren umfasst:
- Erfassen einer Antriebsleistungsanforderung (Pdes) zum Antreiben des Hybridfahrzeugs (100) gemäß einem Fahrerwunsch;
- Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (100) in einem für die Sonderbetriebsart (SB) optimierten Betriebsbereich (T); und
- Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes) mittels des Antriebsstrangs (100), wobei die Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereichs (T) betrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsbart, ein Steuergerät und ein Hybridfahrzeug.
  • US 6,359,404 B1 beschreibt eine Steuervorrichtung, die eine Vorrichtung zur Berechnung eines angeforderten Drehmoments, die ein zum Antrieb eines Hybridfahrzeugs angefordertes Drehmoment berechnet, und eine Drehmomentsteuervorrichtung, die ein von einem Motor erzeugtes Drehmoment und ein von einem Elektromotor des Hybridfahrzeugs erzeugtes Drehmoment auf der Grundlage des angeforderten Drehmoments steuert, aufweist. Die Drehmomentsteuervorrichtung steuert den Elektromotor so, dass er ein Drehmoment erzeugt, das durch Subtrahieren eines durch den Motor zu erzeugenden Drehmoments von dem angeforderten Drehmoment erhalten wird. Gemäß dieser Steuervorrichtung wird der Elektromotor so gesteuert, dass er das fehlende (Zusatz-)Drehmoment erzeugt, wenn eine Ansprechempfindlichkeit bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes schlecht ist und das vom Motor erzeugte Drehmoment niedriger als das angeforderte Drehmoment wird, und eine sanfte Beschleunigung des Fahrzeugs durchgeführt werden kann. Ferner kann die Drehmomentsteuereinrichtung eine Vorrichtung zur Begrenzung des Motordrehmoments umfassen, die das vom Motor zu erzeugende Drehmoment gemäß einer vorgegebenen Bedingung begrenzt. So kann die Vorrichtung zur Begrenzung des Motordrehmoments das vom Motor zu erzeugende Drehmoment begrenzen, wenn die Temperatur eines in der Auspuffanlage des Motors vorgesehenen Katalysators höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
  • JP 2016037252A beschreibt ein Hybridfahrzeug mit einem Antriebssystem, das eine Verbrennungskraftmaschine und einen Motor aufweist. Eine erste Kupplung ist zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Motor vorgesehen. Ferner ist ein stufenloses Getriebe zwischen der Verbrennungskraftmaschine und Antriebsrädern vorgesehen. In dem Hybridfahrzeug sind ein Katalysator zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine und eine Katalysatoraufwärmsteuereinrichtung zur Erwärmung des Katalysators auf die Aktivierungstemperatur durch die Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. Die Katalysatoraufwärmsteuereinrichtung steuert das Motordrehmoment gemäß dem vom Fahrer geforderten Antriebsmoment während des Katalysatoraufwärmvorgangs, in dem das Hybridfahrzeug fährt, während die erste Kupplung in einen Schlupfzustand versetzt wird und der Katalysator zum Steuern des Motors aufgewärmt wird, und hält auch den Schlupfzustand der ersten Kupplung durch Drehzahlregelung des stufenlosen Getriebes aufrecht.
  • JP4967898B2 beschreibt ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor mit einer Katalysatorvorrichtung, einen Generator, der Leistung durch die Leistung des Verbrennungsmotors erzeugen und eine Batterie mit der durch die Erzeugung erhaltenen Leistung laden kann, und einen Elektromotor, der Leistung in Abhängigkeit von der von der Batterie entladenen Entladeleistung abgeben kann, umfasst. Eine Steuervorrichtung für das Hybridfahrzeug umfasst ein erstes spezifisches Mittel zum Identifizieren der durch die Erzeugung während der Aufwärmphase der Katalysatorvorrichtung erhaltenen Leistung, ein erstes Einstellmittel zum Einstellen einer Obergrenze der Entladeleistung auf der Grundlage der identifizierten Leistung und ein erstes Steuermittel zum Steuern des Verbrennungsmotors und des Elektromotors derart, dass die Entladeleistung kleiner oder gleich der eingestellten Entladeleistungsgrenze wird.
  • Bei bisherigen Katalysatorheizvorgängen durch Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine in einem Leerlaufbetrieb oder durch Momentenband-Katalysatorheizen kann es zu vergleichsweise hohen Emissionswerten, vergleichsweise hohem Kraftstoffverbrauch und/oder vergleichsweise langen Heizvorgängen kommen. Ferner kann auch der Heizvorgang unterbrochen werden, wenn eine etwaige Fahrantriebsanforderung durch eine Betriebspunktverschiebung der Verbrennungskraftmaschine erfüllt werden muss.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren für das Betreiben von einem Hybridfahrzeug in Sonderbetriebsarten, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes Hybridfahrzeug bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, das Steuergerät nach Anspruch 9 und das Hybridfahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs in einer Sonderbetriebsart, wobei das Hybridfahrzeug einen Antriebsstrang aufweist, der eine Verbrennungskraftmaschine, eine elektrische Maschine und einen Abtrieb aufweist und der Antriebsstrang eingerichtet ist, eine von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Leistung auf den Abtrieb variabel zu übersetzen, wobei das Verfahren umfasst:
    • - Erfassen einer Antriebsleistungsanforderung zum Antreiben des Hybridfahrzeugs gemäß einem Fahrerwunsch;
    • - Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in einem optimierten Betriebsbereich; und
    • - Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung mittels des Antriebsstrangs, wobei die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs betrieben wird.
  • Das Hybridfahrzeug kann eine serielle oder eine parallele Hybridanordnung aufweisen.
  • Der Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs ist eingerichtet, die von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Leistung (verbrennungsmotorische Leistung) zumindest teilweise oder sogar vollständig variabel auf den Abtrieb zu übersetzen. Dabei kann ein von der Verbrennungskraftmaschine erzeugtes Drehmoment und/oder eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine übersetzt werden. Dabei ist mit „Übersetzen“ gemeint, dass die verbrennungsmotorische Leistung in bestimmten Verhältnissen auf den Abtrieb übertragen werden kann. In manchen Ausführungsformen kann die variable Übersetzung, also das Übertragungsverhältnis, frei wählbar sein. Dabei kann die Übersetzung durch eine entsprechend eingerichtete Getriebeanordnung erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Übersetzung auch umfassen, dass die verbrennungsmotorische Leistung mittels eines Generators zumindest in elektrische Leistung umgewandelt wird, die dann zumindest teilweise zum Antreiben der als Antriebsmotor betriebenen elektrischen Maschine verwendet wird. Dabei kann die elektrische Leistung auch zum Laden eines elektrischen Speichers des Hybridfahrzeugs verwendet werden, der mit der elektrischen Maschine verbunden ist.
  • Der Abtrieb des Antriebsstrangs umfasst in der Regel die Räder des Hybridfahrzeugs. Somit kann eine von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte (Antriebs-)Leistung zumindest teilweise frei einstellbar auf den Abtrieb übertragen werden. Dabei umfasst „frei einstellbar“, dass die Übertragung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine ohne eine feste Übersetzung an den Abtrieb erfolgen kann.
  • Beispiele für Hybridfahrzeuge, die eine variable Übersetzung ermöglichen, sind ein serieller Hybrid, ein seriell-paralleler Hybrid, ein eCVT-Hybrid, oder ein paralleler Hybrid mit mechanischem CVT. Weitere Beispiele sind parallele Hybride mit gestuften Getriebeanordnungen, die eine variable Übersetzung darstellen können, oder zumindest einen Teil der Leistung der Verbrennungskraftmaschine unabhängig von der festen Übersetzung übertragen können, da radachsenseitig eine weitere elektrische Maschine vorliegt. Beispiele dafür sind ein paralleler P0-P3-Hybrid (mit einem Riemenstartergenerator (P0) sowie einer vorderradachsenseitig vorgesehenen elektrischen Maschine (P3)), ein P0-Hybrid mit einer hinterradachsenseitig vorgesehenen elektrischen Maschine (P4), oder ein P2-Parallelhybrid mit einer zusätzlichen hinterradachsenseitig vorgesehenen elektrischen Maschine (P4). In anderen Beispielen können auch die erstgenannten Hybridanordnungen mit variabler Übersetzung eine zusätzlich hinterradachsenseitig vorgesehene elektrische Maschine aufweisen.
  • Die elektrische Maschine kann als Motor oder als Generator betrieben werden. Dazu ist die elektrische Maschine mit dem elektrischen Speicher gekoppelt. In manchen Ausführungsformen ist die elektrische Maschine ferner mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, so dass die elektrische Maschine im Generatorbetrieb die verbrennungsmotorische Leistung in elektrische Leistung umwandeln kann.
  • Die Antriebsleistung ist diejenige Leistung, die durch den Antriebsstrang bereitgestellt und zum Antrieben des Hybridfahrzeugs verwendet wird. Die Antriebsleistungsanforderung ist eine von einem Fahrer des Hybridfahrzeugs gewünschte Fahrgeschwindigkeit, die bspw. aus einer Betätigung und/oder Stellung eines Beschleunigungspedals des Hybridfahrzeugs abgeleitet werden kann.
  • Das Verfahren ist darauf gerichtet, das Hybridfahrzeug in einer Sonderbetriebsart zu betreiben. Sonderbetriebsarten des Hybridfahrzeugs, wie bspw. Katalysatorheizen, können wegen eingeschränkter Stabilität einer Kraftstoffverbrennung in der Verbrennungskraftmaschine regelmäßig nur in einem Teilbereich des regulären Betriebsbereichs der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.
  • Die Verbrennungskraftmaschine wird in dem für die Sonderbetriebsart optimierten Betriebsbereich betrieben. Der optimierte Betriebsbereich umfasst eine Vielzahl von optimierten Betriebspunkten. Hierbei sind die Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine gemeint, wobei ein Betriebspunkt durch das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehmoment und ihre Drehzahl definiert ist. Die Verbrennungskraftmaschine wird somit in einem optimierten Betriebspunkt betrieben, wobei der optimierte Betriebspunkt aus einer Vielzahl von für die Sonderbetriebsart optimierten Betriebspunkten ausgewählt wird. In manchen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich ein einzelner Betriebspunkt sein. In anderen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich eine (Kenn-)Linie oder Trajektorie in einem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine sein. In weiteren Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich einen Bereich um die vorher beschriebene Linie in dem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine umfassen.
  • Dabei ist jeder Betriebspunkt der Vielzahl von optimierten Betriebspunkten ein für eine entsprechende Leistung der Verbrennungskraftmaschine optimierter Betriebspunkt. Je nach Sonderbetriebsart kann der optimierte Betriebsbereich nach entsprechenden Optimierungskriterien ermittelt werden. Beispielsweise kann für das oben erwähnte Katalysatorheizen als Sonderbetriebsart das Verhältnis von Abgasenthalpie zu Rohemissionen (z. B. HC-Rohemission und/oder NOx-Rohemissionen) als Optimierungskriterium verwendet werden. In der Regel werden das Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine und der optimierte Betriebsbereich empirisch ermittelt. In manchen Ausführungsformen können der optimierte Betriebsbereich und das Kennfeld auch aus Modellen, Simulationen, mathematischen Formeln, etc. abgeleitet werden.
  • Die Antriebsleistungsanforderung wird mittels des Antriebsstrangs umgesetzt. Mit anderen Worten, die Verbrennungskraftmaschine, die elektrische Maschine und die variable Übersetzung durch den Antriebsstrang wirken derart miteinander, dass die Antriebsleistungsanforderung des Fahrers, z. B. die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit, umgesetzt wird. Während der Umsetzung der Antriebsleistungsanforderung wird die Verbrennungskraftmaschine in dem optimierten Betriebsbereich betrieben. Dabei kann es je nach Antriebsleistungsanforderung dazu kommen, dass die in dem optimierten Betriebsbereich betriebene Verbrennungskraftmaschine eine Leistung (verbrennungsmotorische Leistung) abgibt, die höher oder kleiner ist als die Antriebsleistungsanforderung. Jedoch kann durch die variable Übersetzung des Antriebsstrangs und/oder durch eine elektrische Leistungsreserve des Antriebsstrangs, die durch die elektrische Maschine und einen elektrischen Speicher zur Verfügung gestellt wird, der Unterschied zwischen der Antriebsleistungsanforderung und der verbrennungsmotorischen Leistung ausgeglichen werden. Dabei kann die elektrische Leistungsreserve mindestens eines von positiver und negativer Leistungsreserve umfassen. Dabei bedeutet „positive Leistungsreserve“, dass eine (elektrische) Leistung zusätzlich zur verbrennungsmotorischen Leistung bereitgestellt werden kann, und „negative Leistungsreserve“, dass die auf den Abtrieb übertragene verbrennungsmotorische Leistung verringert werden kann, wobei jedenfalls der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine nicht beeinflusst wird.
  • Somit wird zum Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung die Verbrennungskraftmaschine in dem optimierten Betriebsbereich betrieben, wobei sich der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine je nach Antriebsleistungsanforderung innerhalb oder entlang des optimierten Betriebsbereichs verschiebt. Zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung wird die verbrennungsmotorische Leistung, falls nötig, mit der elektrischen Leistungsreserve kombiniert.
  • Somit kann durch das obige Verfahren sichergestellt werden, dass die Verbrennungskraftmaschine in einem für die Sonderbetriebsart optimierten Betriebsbereich betrieben und gleichzeitig die Antriebsleistungsanforderung des Fahrers erfüllt wird.
  • In einer Ausführungsform, bei der die Sonderbetriebsart der Katalysatorheizbetrieb ist und das Optimierungskriterium das Verhältnis zwischen der Abgasenthalpie und der Rohemissionen ist, kann sichergestellt werden, dass ein Katalysatorheizbetrieb ermöglicht wird, bei dem (Roh-)Emissionen und/oder ein Kraftstoffverbrauch zumindest teilweise reduziert werden können oder sogar optimal eingestellt werden und gleichzeitig die Antriebsleistungsanforderung sichergestellt wird.
  • In manchen Ausführungsformen kann das Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung mittels des Antriebsstrangs ferner mindestens eines von Folgenden umfassen:
    • - Übersetzen der von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Leistung zur Umsetzung der Antriebsleitungsanforderung; und
    • - Betreiben der elektrischen Maschine in einem Motor- oder Generatormodus zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung.
  • Wie oben beschrieben kann das Übersetzen des Drehmoments oder der verbrennungsmotorischen Leistung durch die variable Übersetzung erfolgen. In manchen Ausführungsformen kann die Übersetzung über eine entsprechend eingerichtete Getriebeanordnung, die der Antriebsstrang aufweist, erfolgen. Die Getriebeanordnung kann bspw. ein Planetengetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe und/oder ein stufenloses Getriebe (continously variable transmission, CVT) umfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Maschine in einem Motor- oder Generatormodus betrieben werden, um die Antriebsleistungsanforderung umzusetzen/zu erreichen. In einem Fall, in dem die verbrennungsmotorische Leistung zur Umsetzung der Antriebsleistungsanforderung nicht ausreicht, kann die elektrische Maschine als Antriebsmotor verwendet werden, um die Lücke zwischen der verbrennungsmotorischen Leistung und der Antriebsleistungsanforderung zu schließen. In einem anderen Fall, in dem die verbrennungsmotorische Leistung höher ist als die Antriebsleistungsanforderung, kann die elektrische Maschine als Generator verwendet werden, der die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise in elektrische Leistung umwandelt. Somit kann bspw. durch die verbrennungsmotorische Leistung der elektrische Speicher aufgeladen werden. Entsprechend kann somit die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise an den Abtrieb übertragen werden.
  • In weiteren Ausführungsformen kann alternativ oder zusätzlich die Leistung von der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise von einer weiteren elektrischen Maschine in elektrische Leistung umgewandelt werden und durch die elektrische Maschine wieder in mechanische Leistung (bei einer anderen Drehzahl) zurückgewandelt werden. So kann ein entsprechend ausgestalteter Antriebsstrang ebenfalls eine variable Übersetzung darstellen. Beispielsweise kann eine derartige variable Übersetzung mittels einer seriellen Hybridanordnung umgesetzt werden.
  • Somit kann mittels des oben beschriebenen Antriebsstrangs die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in der Sonderbetriebsart betrieben werden und gleichzeitig die Antriebsleistungsanforderung des Fahrers erfüllen.
  • In weiteren Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich einen optimalen Betriebspunkt bei einer bestimmten Leistung der Verbrennungskraftmaschine umfassen, d. h. einen optimalen Betriebspunkt bei der bestimmten Leistung, und nebengeordnete optimierte Betriebspunkte für weitere Leistungen der Verbrennungskraftmaschine. Mit anderen Worten, der optimierte Betriebsbereich umfasst ein absolutes Optimum für die bestimmte Leistung und für jede andere Leistung ein entsprechendes lokales Optimum. Dabei erfüllt der optimale Betriebspunkt das oben erwähnte Optimierungskriterium am besten, wohingegen die nebengeordneten optimierten Betriebspunkte bzw. lokalen Optima im Vergleich zum optimalen Betriebspunkt das Optimierungskriterium vergleichsweise schlechter erfüllen. In manchen Ausführungsformen verhält es sich derart, dass je größer der Abstand zwischen dem optimalen Betriebspunkt und einem der nebengeordneten optimierten Betriebspunkten ist, desto schlechter wird das Optimierungskriterium erfüllt. Hierbei ist der Abstand zwischen den Betriebspunkten in dem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine gemeint.
  • Somit kann in manchen Ausführungsformen ein Betriebspunkt innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit der Antriebsleistungsanforderung ausgewählt werden, unter Berücksichtigung des absolut optimalen Betriebspunkts und der nebengeordneten optimierten Betriebspunkte.
  • In anderen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich innerhalb einer minimalen Leistungsgrenze und einer maximalen Leistungsgrenze für die Sonderbetriebsart und/oder innerhalb einer minimalen Drehzahl und einer maximalen Drehzahl für die Sonderbetriebsart liegen. Anders ausgedrückt, der optimierte Betriebsbereich kann eine minimale und eine maximale Leistungsgrenze und/oder eine minimale und eine Drehzahlgrenze aufweisen. Durch die Leistungs- und Drehzahlgrenzen wird sichergestellt, dass keine höhere oder niedrigere Leistung bzw. Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, die zum Verlassen der Sonderbetriebsart führt. Mit anderen Worten, durch diese Grenzen wird sichergestellt, dass das Hybridfahrzeug und die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des Betriebsbereichs (der Verbrennungskraftmaschine) für die Sonderbetriebsart betrieben werden. Ein Leistungsunterschied zwischen der verbrennungsmotorischen Leistung (die aus einer Einhaltung der Leistungs- und/oder Drehzahlgrenze resultiert) und der Antriebsleistungsanforderung kann durch die elektrische Leistungsreserve bedient werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs ferner umfassen:
    • - Verschieben eines Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit einer Leistungsreserve des Antriebsstrangs, wobei die Leistungsreserve eine elektrische Leistungsreserve, die durch die elektrische Maschine und einen elektrischen Speicher zur Verfügung gestellt wird, und/oder eine verbrennungsmotorische Leistungsreserve, die durch ein Momentenband um den optimierten Betriebsbereich zur Verfügung gestellt wird, aufweist.
  • Das Momentenband ist eine minimale (untere) und eine maximale (obere) Drehmomentgrenze für das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehmoment, wobei sich das Momentenband entlang des optimierten Betriebsbereichs erstreckt. In manchen Ausführungsform kann das Momentband drehzahlabhängig ausgebildet sein. Damit ist gemeint, dass die minimale und maximale Drehmomentgrenze für jede Drehzahl innerhalb des optimierten Betriebsbereichs unterschiedlich bestimmt sein kann. Die Antriebsleistungsanforderung kann teilweise von der verbrennungsmotorischen Leistungsreserve abgedeckt werden, so dass wenig oder keine Drehzahländerung an der Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist.
    Ferner kann die Leistungsreserve auf die elektrische Leistungsreserve oder auf die verbrennungsmotorische Leistungsreserve oder auf Kombination der elektrischen und verbrennungsmotorischen Leistungsreserve zurückgreifen.
  • Wenn nun eine große Leistungsreserve vorliegt, so kann die Verbrennungskraftmaschine über einen vergleichsweise langen Zeitraum in einem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden, bei dem die verbrennungsmotorische Leistung durch die Leistungsreserve des Antriebsstrangs unterstützt wird. Wenn die Leistungsreserve nun geringer wird (z. B. durch einen abnehmenden Ladezustand des elektrischen Speichers), kann die Leistungsreserve die Verbrennungskraftmaschine zur Umsetzung der Antriebsleistungsanforderung nur noch über einen vergleichsweise geringen Zeitraum unterstützen. Folglich wird die verbrennungsmotorische Leistung angehoben oder verringert, indem der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine von dem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt zu einem vergleichsweise schlechter optimierten Betriebspunkt (innerhalb des optimierten Betriebsbereichs) verschoben wird. Somit wird die verbrennungsmotorische Leistung an die Antriebsleistungsanforderung zumindest angenähert, so dass weniger Leistungsreserve zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung verwendet wird.
  • Wenn nun eine kleine Leistungsreserve vorliegt, so kann die Verbrennungskraftmaschine über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum in einem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden, bei dem die verbrennungsmotorische Leistung durch die Leistungsreserve des Antriebsstrangs unterstützt wird. Folglich wird wie oben verfahren und die verbrennungsmotorische Leistung angehoben oder verringert, indem der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine von dem vergleichsweise besser optimierten Betriebspunkt zu einem vergleichsweise schlechter optimierten Betriebspunkt (innerhalb des optimierten Betriebsbereichs) verschoben wird. Somit wird die verbrennungsmotorische Leistung an die Antriebsleistungsanforderung zumindest angenähert, so dass weniger Leistungsreserve zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung verwendet wird.
  • Durch das Verschieben des Betriebspunkts innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit der Leistungsreserve des Antriebsstrangs kann die Verbrennungskraftmaschine besonders gut in dem optimierten Betriebsbereich betrieben werden, wobei ferner ein Zustand (z. B. Temperatur, Ladezustand) des elektrischen Speichers und/oder ein Zustand (z. B. Temperatur) der elektrischen Maschine berücksichtigt werden können.
  • Zusätzlich können kurze und/oder geringe Änderungen der Antriebsleistungsanforderung durch die Leistungsreserve bedient werden, so dass ein Verschieben des Betriebspunktes verzögert oder sogar vermieden werden kann. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine länger in einem besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden. Ferner wird durch die Leistungsreserve eine Entprellung von kurzen und geringen Änderungen in der Antriebsleistungsanforderung ermöglicht, die ansonsten zu einer Verschiebung des Betriebspunktes führen würden.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit einer mittleren Antriebsleistungsanforderung betrieben werden. Mit „mittlerer Antriebsleistungsanforderung“ ist gemeint, dass die Antriebsleistungsanforderung über eine vorbestimmte Zeitdauer gemittelt sein kann, d. h. eine über die vorbestimmte Zeitdauer durchschnittliche Antriebsleistungsanforderung. Beispielsweise können diese vorbestimmten Zeitdauern bis zu 120 Sekunden betragen. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des optimierten Betriebsbereichs in Abhängigkeit der mittleren Antriebsleistungsanforderung betrieben werden. Ein Leistungsunterschied zwischen der (tatsächlichen) Antriebsleistungsanforderung und der mittleren Leistungsanforderung kann durch die oben beschriebene Leistungsreserve des Antriebsstrangs bedient werden. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine länger in einem besser optimierten Betriebspunkt betrieben werden. Indem die Verbrennungskraftmaschine länger in einem Betriebszustand bleibt, kann auch ein instationärer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise vermieden werden.
  • In manchen Ausführungsformen kann die Sonderbetriebsart einen Katalysatorheizbetrieb des Hybridfahrzeugs umfassen. So kann die Verbrennungskraftmaschine beim Katalysatorheizbetrieb aufgrund einer eingeschränkten Stabilität der Verbrennung nur in einem Teil ihres regulären Betriebsbereichs betrieben werden. Ferner wird der Katalysatorheizbetrieb zur Konditionierung einer Abgasnachbehandlung genutzt und ist daher besonderes sensitiv gegenüber Rohemissionen, vor allem wenn die Abgasnachbehandlung noch nicht betriebsbereit und konvertierfähig ist. Somit kann ein Verlassen der Sonderbetriebsart durch Verlassen des entsprechenden Betriebsbereichs der Verbrennungskraftmaschine zu unzulässig hohen Emissionen führen.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Steuergerät, das eingerichtet ist, ein Verfahren nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Hybridfahrzeug mit dem oben beschriebenen Steuergerät. Das Hybridfahrzeug ist eingerichtet und ausgebildet, ein Verfahren nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
    • 1A-C verschiedene Konfigurationen für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs;
    • 2A-C weitere verschiedene Konfigurationen für den Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs;
    • 3 ein Blockdiagram für eine schematische Darstellung des Hybridfahrzeugs;
    • 4A, 4B schematisch Kennfelder einer Verbrennungskraftmaschine des Hybridfahrzeugs; und
    • 5 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform.
  • 1A-C und 2A-C zeigen beispielhafte Konfigurationen eines Antriebsstrangs 1 eines Hybridfahrzeugs 100, wobei der Antriebsstrang 1 eingerichtet ist, eine mechanische Leistung der Verbrennungskraftmaschine V (verbrennungsmotorische Leistung) auf einen Abtrieb variabel zu übersetzen oder, anders ausgedrückt, variabel zu übertragen. Dabei kann der Abtrieb Räder R des Hybridfahrzeugs 100 umfassen. In 1A-C und 2A-C werden strukturell und/oder funktionell ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1A zeigt den Antriebsstrang 1 mit einer seriell-parallelen Hybridanordnung. Der Antriebsstrang 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine V, eine erste und eine zweite elektrische Maschine E1, E2, die mit einem elektrischen Speicher ES verbunden sind, eine Kupplung K und ein Achsgetriebe A auf.
  • Die Verbrennungskraftmaschine V kann als Otto- oder Dieselmotor ausgebildet sein und ist über die Kupplung K mit dem Achsgetriebe A koppelbar verbunden. Mit der Kupplung K kann die Verbrennungskraftmaschine V mit dem Achsgetriebe A gekoppelt werden oder von dem Achsgetriebe A entkoppelt werden. Die Verbrennungskraftmaschine V ist mit der ersten elektrischen Maschine E1 über eine optionale erste Übersetzungseinrichtung T1 verbunden. Die erste Übersetzungseinrichtung T1 ist eingerichtet, die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise auf die erste elektrische Maschine E1 zu übertragen. Die elektrische Maschine 1 kann als Generator betrieben werden kann, so dass die von der Verbrennungskraftmaschine V erbrachte mechanische Leistung von der elektrischen Maschine E1 in elektrische Leistung umgewandelt werden kann. Die elektrische Leistung kann zum Laden des elektrischen Speichers ES verwendet werden. Die zweite elektrische Maschine E2 kann als Motor für den Antrieb des Hybridfahrzeugs verwendet werden. Dazu bezieht die elektrische Maschine E2 von dem elektrischen Speicher ES elektrische Leistung und wandelt sie in mechanische Leistung um, die dann mittels einer optionalen zweiten Übersetzungseinrichtung T2 auf das Achsgetriebes A und somit auf die Räder R zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 100 übertragen werden. Die zweite Übersetzungseinrichtung T2 ist eingerichtet, die Antriebsleistung der zweiten elektrischen Maschine E2 zumindest teilweise auf das Achsgetriebe A zu übertragen.
  • Ferner kann die Anordnung in 1A auch derart betrieben sein, dass die mechanische (verbrennungsmotorische) Leistung der Verbrennungskraftmaschine V zumindest teilweise über die Kupplung K auf das Achsgetriebe A und somit auf die Räder R übertragen wird. Dazu wird die Kupplung K entsprechend eingestellt, so dass die Verbrennungskraftmaschine V mit dem Achsgetriebe A gekoppelt wird. Somit kann in der 1A das Hybridfahrzeug 100 mittels der zweiten elektrischen Maschine E2 oder mittels einer Kombination der zweiten elektrischen Maschine E2 und der Verbrennungskraftmaschine V angetrieben werden.
  • In einer Ausführungsform kann die Anordnung aus 1A keine Kupplung K aufweisen. Eine derartige Anordnung ohne Kupplung K wird serielle Hybridanordnung genannt. In dieser Ausführungsform wird das Hybridfahrzeug nur durch die zweite elektrische Maschine 2 angetrieben.
  • 1B zeigt ein Beispiel einer leistungsverzweigten Hybridanordnung, die u. a. als eCVT-Hybridanordnung bezeichnet wird. Mit einer eCVT-Hybridanordnung ist eine stufenlose variable Übersetzung der verbrennungsmotorischen Leistung auf die Räder R möglich. Der Aufbau der eCVT-Hybridanordnung ist ähnlich zu der seriell-parallelen Anordnung aus der 1A. Im Unterschied zur Anordnung aus 1A weist die eCVT-Hybridanordnung ein Planetengetriebe P anstatt der Kupplung K auf. Die Verbrennungskraftmaschine V ist über das Planetengetriebe G mit der ersten und der zweiten elektrischen Maschine E1, E2 verbunden. Dabei wird die verbrennungsmotorische Leistung zumindest teilweise an das Planetengetriebe P abgegeben. In manchen Ausführungsformen kann die verbrennungsmotorische Leistung an einen Planetenträger eines Planetenradsatzes des Planetengetriebes P abgegeben werden, die erste elektrische Maschine E1 mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes P verbunden sein und die zweite elektrische Maschine E2 an dem Hohlrad des Planetengetriebes hängen. Diese Kopplung der Verbrennungskraftmaschine V, der ersten elektrischen Maschine E1 und der zweiten elektrischen Maschine E2 ist lediglich beispielhaft, und weitere Kopplungsmöglichkeiten sind möglich. Durch Einstellen eines variablen Gegenmomentes mit der ersten elektrischen Maschine E1 kann die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine V variabel eingestellt werden. Als Folge davon wird die Leistung der Verbrennungskraftmaschine V verzweigt und teilweise direkt mechanisch an das Achsgetriebe übertragen und teilweise elektrisch über die erste elektrische Maschine E1 und die zweite elektrische Maschine E2.
  • In der 1C ist eine weitere Konfiguration des Antriebsstrangs 1 gezeigt, der eine parallele Hybridanordnung mit einem mechanischen Stufenlosgetriebe CVT aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine V kann über die Kupplung K mit dem Stufenlosgetriebe CVT gekoppelt oder von dem Stufenlosgetriebe CVT entkoppelt werden. Das Stufenlosgetriebe CVT ist dazu eingerichtet, die verbrennungsmotorische Leistung variabel auf das Achsgetriebe A und somit auf die Räder R zu übertragen. Ferner weist der Antriebsstrang 1 nur eine elektrische Maschine E auf, die als Antriebsmotor verwendet werden kann. Die elektrische Maschine E kann über den elektrischen Speicher ES elektrische Leistung beziehen, um diese in mechanische Antriebsleistung umzuwandeln, die mittels der optionalen zweiten Übersetzungseinrichtung T2 und dem Achsgetriebe A auf die Räder R übertragen werden kann. Die parallele Hybridanordnung ermöglicht es, rein verbrennungsmotorisch, rein elektrisch oder aus einer Kombination von beiden das Hybridfahrzeug anzutreiben.
  • Weitere Konfigurationen für den Antriebsstrang 1 werden in den 2A-C beschrieben. Diese Konfigurationen ermöglichen einen rein verbrennungsmotorischen oder einen rein elektrischen Fahrzeugantrieb oder einen Fahrzeugantrieb aus einer Kombination von beiden. Die gezeigten parallelen Hybridanordnungen unterscheiden sich durch die Position und den Eingriffspunkt ihrer elektrischen Maschinen E1, E2.
  • 2A zeigt den Antriebsstrang 1, der ähnlich ist zu den vorherigen Konfigurationen. Das Achsgetriebe A ist mit einer Vorder- oder Hinterachse des Hybridfahrzeugs verbunden. Im Unterschied zu den vorherigen Konfigurationen weist der Antriebsstrang 1 aus 2A ein Stufengetriebe DC auf, das mit der Verbrennungskraftmaschine V verbunden ist, und die erste Übersetzungseinrichtung T1 befindet sich zwischen dem Stufengetriebe DC und dem Achsgetriebe. Das Stufengetriebe DC ist dazu eingerichtet, eine verbrennungsmotorische Leistung in vorbestimmten Verhältnissen, d.h. in vorbestimmten Stufen, auf das Achsgetriebe A und somit auf die Räder R zu übertragen. Das Stufengetriebe DC kann ein manuelles oder automatisches Schaltgetriebe sein. In einer Ausführungsform kann das Stufengetriebe DC ein Doppelkupplungsgetriebe sein.
  • Die erste elektrische Maschine E1 wird hier als Riemenstartergenerator verwendet und ist über einen Riemen mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine V verbunden. Auch andere Ausführungsformen der ersten elektrischen Maschine E1 als Startergenerator sind möglich. Die zweite elektrische Maschine E2 ist vor dem Achsgetriebe A angeordnet. Aufgrund der Anordnung der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 wird die gezeigte Hybridanordnung auch als P0-P3-Parallel-Hybrid bezeichnet.
  • In einer (nicht gezeigten) anderen Ausführungsform kann die zweite elektrische Maschine E2 am Getriebeausgang des Stufengetriebes DC angeordnet sein.
  • 2B zeigt eine Konfiguration des Antriebsstrangs 1, die zu der Anordnung aus 2A ähnlich ist. Daher wird für eine Beschreibung der Elemente mit denselben Bezugszeichen nach oben verwiesen. Der Antriebsstrang 1 aus 2B unterscheidet sich zu dem aus 2A darin, dass der Antriebsstrang 1 ein erstes Achsgetriebe A1 aufweist, das an einer Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet ist, und ein zweites Achsgetriebe A aufweist, das an einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, und die Verbrennungskraftmaschine V über das Stufengetriebe DC und die erste Übersetzungseinrichtung T1 mit dem ersten Achsgetriebe A1 verbunden ist und die zweite elektrische Maschine E2 mit dem zweiten Achsgetriebe A2. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine V die an der Vorderachse angeordneten Räder RF antreiben und die zweite elektrische Maschine E2 die an der Hinterachse angeordneten Räder RB. Aufgrund der Anordnung der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 wird die gezeigte Konfiguration auch als P0-P4-Parallel-Hybrid bezeichnet.
  • 2C zeigt eine Konfiguration des Antriebsstrangs 1, der zu der Konfiguration aus 2B ähnlich ist. Daher wird für eine Beschreibung der Elemente mit denselben Bezugszeichen nach oben verwiesen. Der Antriebsstrang aus 2C unterscheidet sich zu dem aus 2B darin, dass die erste elektrische Maschine E1 nicht mehr als Riemenstartergenerator vorgesehen ist, sondern zwischen der Verbrennungskraftmaschine V und dem Stufengetriebe DC angeordnet ist. Ferner weist die Anordnung aus 2C zusätzlich die Kupplung K auf, mit der die elektrische Maschine E1 (und das Stufengetriebe DC) mit der Verbrennungskraftmaschine V gekoppelt oder von der Verbrennungskraftmaschine V entkoppelt werden kann. Die erste elektrische Maschine E1 kann fest oder über eine weitere (nicht gezeigte) Kupplung mit dem Stufengetriebe verbunden sein. Aufgrund der Anordnung der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 wird die gezeigte Hybridanordnung auch als P2-P4-Parallel-Hybrid bezeichnet.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Das Hybridfahrzeug 100 umfasst mehrere Komponenten, die über einen Datenbus 30 miteinander kommunizieren, nämlich zumindest ein Steuergerät 10 und ein Batteriesystem 20.
  • Ein Steuergerät (ECU) 10 ist ein elektronisches Steuergerät, das eine Reihe von Aktoren der Verbrennungskraftmaschine V und der ersten und zweiten elektrischen Maschine E1, E2 steuert. Ferner ist das Steuergerät dazu eingerichtet, relevante Sensorsignale aus dem Stufengetriebe DC, aus dem Stufenlosgetriebe CVT bzw. aus dem Planetengetriebe P auszuwerten und diese in Steuerbefehle für die entsprechenden Getriebesteller umwandeln. Das Steuergerät 10 ist also dazu eingerichtet, je nach Konfiguration des Antriebsstrangs 1 das Stufengetriebe DC, das Stufenlosgetriebe CVT oder das Planetengetriebe P zu steuern. Ferner ist das Steuergerät 10 dazu eingerichtet, ein Öffnen (Entkoppeln) und ein Schließen (Einkoppeln) der Kupplung K zu steuern.
  • Das Batteriesystem 20 kann den elektrischen Speicher ES, z.B. eine Batterie, und eine Leistungselektronik umfassen. Der elektrische Speicher ES kann durch das Anschließen an eine externe Stromquelle aufgeladen werden. Alternativ oder ergänzend kann ein Teil des von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Drehmoments der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine E1, E2 zugeführt werden, die als Generator arbeiten und das Drehmoment in elektrische Energie umwandeln können, die dann in dem elektrischen Speicher ES (zwischen-)gespeichert werden kann. Die Leistungselektronik steuert den Hochvolt-Energiefluss zwischen dem elektrischen Speicher ES und den elektrischen Maschinen E1, E2 und wandelt den in der Ladeeinheit gespeicherten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für die elektrischen Maschinen E1, E2 um.
  • Der Datenbus 30 kann beispielsweise gemäß Kommunikationstechnologien wie CAN (controller area network), LIN (local interconnect network), FlexRay, LAN/Ethernet oder MOST realisiert werden. Auch können im Fahrzeug 100 eine Kombination mehrerer unterschiedlicher Bustypen zum Einsatz kommen.
  • In 4A ist ein (Betriebs-)Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine V beispielhaft und schematisch dargestellt. Dabei ist über die horizontale Achse die Drehzahl n der Verbrennungskraftmaschine V (Motordrehzahl) aufgetragen und über die senkrechte Achse das von der Verbrennungskraftmaschine V erzeugte Drehmoment M. Ferner sind Linien P1 , P2 , P3 zu sehen, die jeweils Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine V mit konstanter Leistung schematisch darstellen, sog. Leistungshyperbeln, wobei die Leistung von P1 zu P2 zu P3 größer wird. Ferner ist eine Volllastkurve MMax dargestellt, die einem maximal erreichbaren Momentenverlauf der Verbrennungskraftmaschine V unter Volllast entspricht, und ein beispielhafter Betriebsbereich SB für eine Sonderbetriebsart. Um das Hybridfahrzeug 100 in der Sonderbetriebsart zu betreiben, wird die Verbrennungskraftmaschine V in dem Betriebsbereich SB betrieben. In dem vorliegenden Beispiel ist die Sonderbetriebsart ein Katalysatorheizbetrieb.
  • Ferner ist in dem Kennfeld ein optimierter Betriebsbereich T in Form einer Linie (oder Trajektorie) beispielhaft dargestellt, der sich innerhalb der Sonderbetriebsart SB befindet. In anderen (nicht gezeigten) Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich T auch ein einzelner Betriebspunkt oder auch ein Bereich innerhalb der Sonderbetriebsart SB sein. Der optimierte Betriebsbereich T wird durch eine Vielzahl von optimierten Drehzahl-Drehmoment-Paaren (Betriebspunkte) angegeben. Entsprechend gibt der optimierte Betriebsbereich T auch eine verbrennungsmotorische Leistung PVKM an, die die Verbrennungskraftmaschine V beim Betrieb in dem optimierten Betriebsbereich T erbringen kann. In dem gezeigten Beispiel ist die optimierte Trajektorie T durch die Drehzahl- und Drehmomentgrenzen (siehe gestrichelte Linie SB) der Sonderbetriebsart SB begrenzt. In anderen Ausführungsbeispielen können eine minimale Drehzahl- und/oder Drehmomentbegrenzung des optimierten Betriebsbereichs T auch größer sein als die minimale Drehzahl- und/oder Drehmomentgrenze der Sonderbetriebsart SB. Entsprechend können eine maximale Drehzahl- und/oder Drehmomentbegrenzung des optimierten Betriebsbereichs T auch kleiner sein als die maximale Drehzahl- und/oder Drehmomentgrenze der Sonderbetriebsart SB.
  • Der optimierte Betriebsbereich T kann empirisch ermittelt sein. Der optimierte Betriebsbereich T wird hinsichtlich eines Optimierungskriteriums bestimmt. In manchen Ausführungsformen kann der optimierte Betriebsbereich T auch anhand mehrerer Optimierungskriterien bestimmt sein. Im vorliegenden Beispiel ist das Optimierungskriterium das Verhältnis von Abgasenthalpie zu Rohemissionen für das Katalysatorheizen als Sonderbetriebsart SB. Solange die Verbrennungskraftmaschine V innerhalb des optimierten Betriebsbereichs T bzw. entlang der optimierten Trajektorie T betrieben wird, kann das Hybridfahrzeug in dem Katalysatorheizbetrieb und gleichzeitig kraftstoffverbrauchs- und emissionsoptimiert betrieben werden. Je nach Optimierungsmethode und -kriterien kann der optimierte Bereich T eine andere Form aufweisen
  • In 4A besitzt die optimierte Trajektorie T ein absolutes Optimum am Betriebspunkt I0, an dem das Optimierungskriterium am besten erfüllt ist. Ferner sind Linien I1 , I2 , I3 , I4 dargestellt, die jeweils Betriebspunkten gleicher Güte (hinsichtlich der Optimierung) entsprechen, wobei die Güte der Betriebspunkte von innen nach außen (also von Linie I1 nach Linie I4 ) abnimmt, d.h. die Betriebspunkte weniger optimiert sind. Somit sind bspw. die Betriebspunkte auf der Linie I1 besser als die Betriebspunkte auf der Linie I2 . Die Linien I1 , I2 , I3 , I4 werden auch als Iso-Linien bezeichnet.
  • In dem Kennfeld ist weiterhin eine maximale Antriebsleistung Pdes des Antriebsstrangs als gestrichelte Linie dargestellt. Die maximale Antriebsleistung Pmax gibt an, welche (positive) Gesamtantriebsleistung das Hybridfahrzeug erbringen kann, während der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T verschoben bzw. betrieben werden kann. Die maximale Antriebsleistung Pmax setzt sich zusammen aus einer verbrennungsmotorischen Leistung PVKM und einer elektrischen Leistungsreserve PEM,max .
  • Die verbrennungsmotorische Leistung PVKM wird angegeben durch die optimierte Trajektorie T. Im Speziellen lässt sich die verbrennungsmotorische Leistung PVKM über die folgende Formel berechnen: P V K M = 2 ∗ π ∗ M ∗ n
    Figure DE102020208181A1_0001
    mit
    M = Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine
    N = Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
  • Die elektrische Leistungsreserve PEM,max wird durch die elektrische Maschine E2, die zum Antreiben des Hybridfahrzeugs verwendet werden kann, und den elektrischen Speicher ES zur Verfügung gestellt. So kann die elektrische Maschine E2 die in dem elektrische Speicher ES gespeicherte Energie in kinetische Energie umwandeln und zum Antreiben des Hybridfahrzeugs verwenden. Somit dient die elektrische Leistungsreserve PEM,max als elektrische Leistungsreserve des Antriebsstrangs 1. Die elektrische Leistungsreserve PEM,max kann also zusätzlich zur verbrennungsmotorischen Leistung PVKM abgerufen werden. Daher erhält man die Linie für die maximale Antriebsleistung Pmax durch eine (parallele) Verschiebung der Linie T in Richtung der senkrechten Achse um den Beitrag der elektrischen Leistungsreserve PEM,max .
  • Ferner ist eine beispielhafte aktuelle Antriebsleistung Pact dargestellt. Die aktuelle Antriebsleistung Pact gibt an, wieviel Antriebsleistung durch Verschieben des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T unter Beibehaltung einer (aus der elektrischen Leistungsreserve PEM,max abgerufenen) elektrischen Antriebsleistung PEM , die durch die zweite elektrische Maschine E2 erbracht werden kann. Da die abgerufene elektrische Antriebsleistung PEM kleiner ist als die elektrische Leistungsreserve PEM,max , liegt noch eine abrufbare Reserveleistung PEM,res aus der elektrischen Leistungsreserve PEM,max vor. Die Reserveleistung PEM,res kann wie folgt berechnet werden: P E M , r e s = P E M , m a x − P E M
    Figure DE102020208181A1_0002
  • In 4B ist das Kennfeld aus 4A gezeigt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die Iso-Linien I1 , I2 , I3 , I4 weggelassen wurden. Im Unterschied zu 4a ist in 4B ein Momentenband PVKM,res gezeigt, das zu jeder Drehzahl entlang der optimierten Trajektorie T ein minimales und maximales Drehmoment angibt. Das Momentenband PVKM,res gibt eine verbrennungsmotorische Leistungsreserve des Antriebsstrangs 1 an, die kurzfristig abgerufen werden kann. Die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res kann genutzt werden, um kurzfristige Änderungen in der Antriebsleistungsanforderung Pdes zu bedienen, ohne dabei eine Drehzahländerung der Verbrennungskraftmaschine V (also eine Verschiebung des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T) oder Änderung der elektrischen Antriebsleistung PEM durchführen zu müssen. Mit anderen Worten, um eine kurzfristige Änderung der Antriebsleistungsanforderung zu bedienen, kann ein von der Verbrennungskraftmaschine V erbrachtes Drehmoment innerhalb des Momentenbands PVKM,res (nach oben oder nach unten) verschoben werden. Damit können ungünstige Zustände während eines instationären Betriebs der Verbrennungskraftmaschine V und ein (aus Drehzahländerungen der Verbrennungskraftmaschine V resultierendes) akustisch auffälliges Verhalten der Verbrennungskraftmaschine V gegenüber dem Fahrer vermieden werden.
  • Ferner ist in 4B zusätzlich eine minimale Drehzahl nT,min und eine maximale Drehzahl nT,max auf der optimierten Trajektorie T angegeben. Der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V kann dann zwischen der minimalen Drehzahl nT,min, nT,max entlang der optimierten Trajektorie T verschoben werden. Die minimale und die maximale Drehzahl nT,min, nT,max entlang der optimierten Trajektorie T entsprechen auch einer minimalen und einer maximalen Leistungsgrenze PT,min und PT,max, die die Verbrennungskraftmaschine V im Betrieb entlang der optimierten Trajektorie T einhält. Somit kann auch analog zum oben erwähnten Momentenband PVKM,res ein Drehzahlband durch die minimale und maximale Drehzahl nT,min, nT,max in Drehzahlrichtung über die optimierte Trajektorie T vorgesehen sein. In manchen Ausführungsformen können das obige Momentenband PVKM,res und das Drehzahlband vorgesehen sein. In diesen Ausführungsformbeispielen können zusätzlich eine minimale und eine maximale Leistungsgrenze vorgesehen sein. Dabei entspricht dann eine minimale Leistungsgrenze demjenigen Punkt, der durch die minimale Drehzahlgrenze nT,min und der unteren Grenze des Momentenbandes PVKM,res dargestellt wird. Entsprechend befindet sich die maximale Leistungsgrenze an demjenigen Punkt, der durch die maximale Drehzahlgrenze nT,max und der oberen Grenze des Momentenbandes PVKM,res dargestellt wird. Anders ausgedrückt, die minimale Leistungsgrenze entspricht einem Punkt links unten in einem Bereich, der durch die minimale und maximale Drehzahlgrenze nT,min, nT,max sowie das Momentenband PVKM,res begrenzt wird, und die maximale Leistungsgrenze entspricht einem Punkt rechts oben in diesem Bereich.
  • Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine V derart betrieben werden, dass sie keine geringere oder höhere Leistung PVKM der Verbrennungskraftmaschine V erbringt, die zum Verlassen der Sonderbetriebsart SB führen kann. Somit kann sichergestellt werden, dass das Hybridfahrzeug 100 zuverlässig in der Sonderbetriebsart SB betrieben werden kann. Damit kann des Weiteren sichergestellt werden, dass die Sonderbetriebsart SB nicht unnötig ineffizient wird oder unnötig verlängert wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn beim Betrieb mit minimaler Leistung während der minimalen notwendigen Dauer der Sonderbetriebsart SB alle von der Verbrennungskraftmaschine V erzeugte Energie auch vollständig vom elektrischen Speicher ES aufgenommen werden könnte.
  • 5 zeigt ein Verfahren zum Betreiben des Hybridfahrzeugs während der Sonderbetriebsart SB.
  • In S1 wird die Antriebsleistungsanforderung Pdes zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 1 erfasst. Wie oben erwähnt, kann die Antriebsleistungsanforderung Pdes bspw. aus der Stellung eines Beschleunigungspedals des Hybridfahrzeugs abgeleitet werden. Auch andere Möglichkeiten zur Erfassung der Antriebsleitungsanforderung Pdes sind möglich.
  • In S2 wird die Verbrennungskraftmaschine V in dem für die Sonderbetriebsart SB optimierten Betriebsbereich T betrieben. Wie in dem in 4A gezeigten Beispiel kann der optimierte Betriebsbereich T eine optimierte Betriebslinie sein. Der optimierte Betriebsbereich T ist bereits vorher bekannt und kann bspw. vom Fahrzeugsteuergerät aus einer Datenbank abgerufen werden.
    In S3 wird die Antriebsleistungsanforderung Pdes mittels des Antriebsstrangs 1 umgesetzt, wobei die Verbrennungskraftmaschine V innerhalb des optimierten Betriebsbereichs T betrieben wird. Dabei wird der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V in Abhängigkeit der Antriebsleistungsanforderung Pdes ausgewählt. In manchen Ausführungsformen wird der Antriebsstrang 1 derart eingestellt, dass die Verbrennungskraftmaschine V so nah wie möglich am optimalen Betriebspunkt I0 betrieben werden kann. Somit kann die Antriebsleistungsanforderung Pdes durch die verbrennungsmotorische Leistung PVKM , durch die elektrische Antriebsleistung PEM oder eine Kombination aus beiden erfüllt werden.
  • In der Regel wird versucht, die Antriebsleistungsanforderung Pdes durch die verbrennungsmotorische Leistung PVKM über Verschiebung des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T zu erfüllen. Jedoch kann es vorkommen, dass die Antriebsleistungsanforderung Pdes größer oder kleiner ist als die verbrennungsmotorische Leistung PVKM , die durch Verschiebung des Betriebspunkts entlang der optimierten Trajektorie T einstellbar ist. Diese Leistungslücke ΔP kann wie folgt ermittelt werden: Δ P = P d e s − P V K M
    Figure DE102020208181A1_0003
  • Ist ΔP größer als 0, so kann die Leistungslücke bzw. fehlende Leistung ΔP durch die elektrische Antriebsleistung PEM bedient werden. Ist ΔP kleiner als 0, so kann die Leistungslücke bzw. überschüssige Leistung ΔP auch durch eine entsprechende Übersetzung der verbrennungsmotorischen Leistung PVKM als Antriebsleistung an die Räder R erfüllt werden. Alternativ oder ergänzend kann die erste und/oder zweite elektrische Maschine E1, E2 als Generator betrieben werden, um den überschüssigen Teil der verbrennungsmotorischen Leistung PVKM in elektrische Leistung umzuwandeln. Somit kann durch den Betrieb der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine E1, E2 als Generator die elektrische Leistungsreserve PEM,max aufgebaut werden, indem mittels der überschüssigen Leistung ΔP der elektrische Speicher ES geladen wird. In manchen Ausführungsformen, bei denen ein Momentenband PVKM,res um die optimierte Trajektorie T vorgesehen ist, kann die Leistungslücke ΔP auch durch die vom Momentenband zur Verfügung gestellte Leistungsreserve bedient werden. Ist ΔP gleich 0, so kann die Antriebsleistungsanforderung Pdes durch Verschieben des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T und somit nur durch die verbrennungsmotorische Leistung PVKM erfüllt werden. Somit kann erreicht werden, dass die Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T betrieben wird und gleichzeitig der Antriebsstrang die Antriebsleistungsanforderung Pdes erfüllt.
  • Wird der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V unter Berücksichtigung der oben erwähnten minimalen und maximalen Drehzahl nT,min, nT,max verschoben, wird die Leistungslücke ΔP mit Hilfe der elektrischen Leistungsreserve PEM,max bedient. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Hybridfahrzeug 100 bzw. die Verbrennungskraftmaschine V sicher in der Sonderbetriebsart SB betrieben werden kann. Die Sonderbetriebsart SB wird verlassen, wenn ein entsprechendes Steuersignal zum Verlassen der Sonderbetriebsart SB vorliegt. Dieses Steuersignal kann erzeugt werden, wenn bspw. ein Fahrer einen „Kick-Down“ durchführt. In anderen Beispielen kann das Steuersignal zum Verlassen der Sonderbetriebsart SB erzeugt werden, wenn ein Ladezustand des elektrischen Speichers ES einen minimalen oder maximalen Ladezustand erreicht. Grundsätzlich hängen der minimale und maximale Ladezustand von dem verbauten elektrischen Speicher ab. Beispielhaft können für bestimmte elektrische Speicher ES die Ladezustandsgrenzen bspw. zwischen 15 % und 95 % betragen.
  • In manchen Ausführungsformen kann die Verbrennungskraftmaschine V in Abhängigkeit einer mittleren Leistungsanforderung Pdes,avg betrieben werden. In manchen Ausführungsformen kann die Verbrennungskraftmaschine V in einem Betriebspunkt entlang der optimierten Trajektorie T betrieben werden, um die mittlere Leistungsanforderung Pdes,avg zu erfüllen. Ein Unterschied ΔPdes,avg zwischen der (tatsächlichen) Antriebsleistungsanforderung Pdes und der mittleren Leistungsanforderung Pdes,avg kann durch folgende Formel ausgedrückt werden: Δ P d e s , a v g = P d e s − P d e s , a v g
    Figure DE102020208181A1_0004
  • Der Unterschied ΔPdes,avg zwischen der (tatsächlichen) Antriebsleistungsanforderung Pdes und der mittleren Leistungsanforderung Pdes,avg kann in entsprechender Weise wie oben zur Leistungslücke ΔP beschrieben durch den Antriebsstrang 1 bedient/geschlossen werden. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine V entlang der optimierten Trajektorie T betrieben werden, um die mittlere Antriebsleistungsanforderung Pdes,avg zu erfüllen, wobei bspw. Leistungsspitzen (ΔPdes,avg ist größer als 0) durch die elektrische Leistungsreserve PEM,max abgedeckt werden können.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Verschiebung des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine entlang der optimierten Trajektorie T auch in Abhängigkeit der elektrischen und/oder verbrennungsmotorischen Leistungsreserve PVKM,res erfolgen. Beispielsweise kann, wenn noch viel elektrische Leistungsreserve PEM,max vorliegt, die Verbrennungskraftmaschine V für eine vergleichsweise lange Zeit näher am optimalen Betriebspunkt I0 betrieben werden, da die Leistungslücke ΔP vergleichsweise lange durch die elektrische Leistungsreserve PEM,max bedient werden kann. Entsprechend kann, wenn nur noch wenig elektrische Leistungsreserve PEM,max vorliegt, die Verbrennungskraftmaschine V für eine vergleichsweise kurze Zeit näher am optimalen Betriebspunkt I0 betrieben werden, da die Leistungslücke ΔP vergleichsweise kurz durch die elektrische Leistungsreserve PEM,max bedient werden kann. In manchen Ausführungsformen kann „viel elektrische Leistungsreserve“ bedeuten, dass ein Ladezustand des elektrischen Speichers ES größer als ein vorbestimmter Grenzladewert ist. Der Grenzladewert kann zwischen 95 % und 15 % liegen. Dadurch kann eine aktuelle Leistungsfähigkeit des Antriebsstrangs 1, die von einer (Betriebs-)Temperatur und/oder von dem Ladezustand des elektrischen Speichers ES und/oder von einer (Betriebs-) Temperatur der ersten und/oder zweiten elektrischen Maschine E1, E2 abhängig ist, bei der Auswahl des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine V berücksichtigt werden.
  • Ferner kann bspw. eine kurzfristige (Leistungs-)Änderung durch die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res bedient werden, um ungünstige Betriebszustände während eines instationären Betriebs der Verbrennungskraftmaschine V zu vermeiden. Je geringer die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res ist, desto kürzer ist ihre Nutzungsdauer, so dass der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine V früher verschoben wird. So kann beispielsweise die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res verwendet werden, wenn sich eine Entfernung/Abstand (Leistungsdifferenz) von der gewünschten Leistung und der optimierten Trajektorie T sich unterhalb einem vorbestimmten Abstandswert befindet. Ferner kann die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res verwendet werden, um eine weitere Lasterhöhung der Verbrennungskraftmaschine V zu vermeiden, die sonst zu einem Verlassen der Sonderbetriebsart SB führen würde. Auch kann die verbrennungsmotorische Leistungsreserve PVKM,res verwendet werden, um eine Annäherung an den maximal konvertieren Emissions-Massenstrom für eine Abgasnachbehandlung zu ermöglichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    10
    Steuergerät
    20
    Batteriesystem
    30
    Datenbus
    100
    Hybridfahrzeug
    A
    Achsgetriebe
    A1
    vorderachsseitiges Achsgetriebe
    A2
    hinterradseitiges Achsgetriebe
    CVT
    Stufenlosgetriebe
    DC
    Stufengetriebe
    E
    Elektrische Maschine
    E1
    erste elektrische Maschine
    E2
    zweite elektrische Maschine
    ES
    elektrischer Speicher
    I1-4
    Iso-Linien
    K
    Kupplung
    Mmax
    Maximalmomentverlauf
    P
    Planetengetriebe
    P1,2,3
    Leistungshyperbeln
    Pact
    aktuelle Antriebsleistung
    Pdes
    Antriebsleistungsanforderung
    Pdes,avg
    mittlere Antriebsleistungsanforderung
    Pmax
    maximale Antriebsleistung
    ΔP
    Leistungslücke
    ΔPdes
    Unterschied zwischen Antriebsleistungsanforderung und mittlerer Antriebsleistungsanforderung
    PEM
    elektrische Antriebsleistung
    PEM,max
    elektrische Leistungsreserve
    PEM,res
    elektrische Reserveleistung
    PVKM
    verbrennungsmotorische Leistung
    PVKM,res
    verbrennungsmotorische Leistungsreserve
    R
    Räder
    RB
    Hinterräder
    RF
    Vorderräder
    SB
    Sonderbetriebsart
    T
    optimierter Betriebsbereich / optimierte Linie bzw. Trajektorie
    T1
    erster Übersetzungseinrichtung
    T2
    zweite Übersetzungseinrichtung
    V
    Verbrennungsmotor
    S1-S3
    Verfahrensschritte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6359404 B1 [0002]
    • JP 2016037252 A [0003]
    • JP 4967898 B2 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs (100) in einer Sonderbetriebsart (SB), wobei das Hybridfahrzeug (100) einen Antriebsstrang (1) aufweist, der eine Verbrennungskraftmaschine (V), eine elektrische Maschine (E1, E2) und einen Abtrieb aufweist und der Antriebsstrang (1) eingerichtet ist, eine von der Verbrennungskraftmaschine (V) abgegebene Leistung (PVKM) auf den Abtrieb variabel zu übersetzen, wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen einer Antriebsleistungsanforderung (Pdes) zum Antreiben des Hybridfahrzeugs (100) gemäß einem Fahrerwunsch; - Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (100) in einem für die Sonderbetriebsart (SB) optimierten Betriebsbereich (T); und - Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes) mittels des Antriebsstrangs (100), wobei die Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereich (T) betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Umsetzen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes) mittels des Antriebsstrangs (1) ferner mindestens eines von Folgenden umfasst: - Übersetzen der von der Verbrennungskraftmaschine (V) abgegebenen Leistung (PVKM) zur Umsetzung der Antriebsleitungsanforderung (Pdes); und - Betreiben der elektrischen Maschine (E1, E2) in einem Motor- oder Generatormodus zum Erreichen der Antriebsleistungsanforderung (Pdes).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der optimierte Betriebsbereich (T) einen optimalen Betriebspunkt (I0) bei einer bestimmten Leistung der Verbrennungskraftmaschine (V) umfasst und nebengeordnete optimierte Betriebspunkte für weitere Leistungen der Verbrennungskraftmaschine (V).
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der optimierte Betriebsbereich (T) innerhalb einer minimalen Leistungsgrenze und einer maximalen Leistungsgrenze für die Sonderbetriebsart (SB) liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der optimierte Betriebsbereich (T) innerhalb einer minimalen Drehzahl und einer maximalen Drehzahl für die Sonderbetriebsart (SB) liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereichs (T) ferner umfasst: - Verschieben eines Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine (V) innerhalb des optimierten Betriebsbereichs (T) in Abhängigkeit einer Leistungsreserve des Antriebsstrangs, wobei die Leistungsreserve eine elektrische Leistungsreserve (PEM,max), die durch die elektrische Maschine (E1, E2) und einem elektrischen Speicher (ES) zur Verfügung gestellt wird, und/oder eine verbrennungsmotorische Leistungsreserve (PVKM,res), die durch ein Momentenband um den optimierten Betriebsbereich (T) zur Verfügung gestellt wird, aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verbrennungskraftmaschine (V) in Abhängigkeit einer mittleren Antriebsleistungsanforderung (Pdes,avg) betrieben wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sonderbetriebsart (SB) einen Katalysatorheizbetrieb des Hybridfahrzeugs umfasst.
  9. Steuergerät (10), das eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
  10. Hybridfahrzeug (100) mit einem Steuergerät (10) nach Anspruch 9, wobei das Hybridfahrzeug (100) eingerichtet und ausgebildet ist, ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 auszuführen.
DE102020208181.6A 2020-06-30 2020-06-30 Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsfahrt, Steuergerät und Hybridfahrzeug Pending DE102020208181A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020208181.6A DE102020208181A1 (de) 2020-06-30 2020-06-30 Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsfahrt, Steuergerät und Hybridfahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020208181.6A DE102020208181A1 (de) 2020-06-30 2020-06-30 Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsfahrt, Steuergerät und Hybridfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020208181A1 true DE102020208181A1 (de) 2021-12-30

Family

ID=78826941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020208181.6A Pending DE102020208181A1 (de) 2020-06-30 2020-06-30 Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Sonderbetriebsfahrt, Steuergerät und Hybridfahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020208181A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115782554A (zh) * 2022-10-11 2023-03-14 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种混合动力装置及混合动力***
EP4223569A1 (de) * 2022-02-04 2023-08-09 Suzuki Motor Corporation Schaltsteuerungsvorrichtung eines hybridfahrzeugs

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359404B1 (en) 1999-09-07 2002-03-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control apparatus for hybrid vehicle
DE102006022384A1 (de) 2006-05-12 2007-11-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Aufheizen oder Warmhalten einer Abgasreinigungsvorrichtung eines Fahrzeuges
DE102008035451A1 (de) 2008-07-30 2009-03-19 Daimler Ag Verfahren zur Optimierung eines Hybridbetriebs
JP4967898B2 (ja) 2007-07-27 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP2016037252A (ja) 2014-08-08 2016-03-22 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359404B1 (en) 1999-09-07 2002-03-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control apparatus for hybrid vehicle
DE102006022384A1 (de) 2006-05-12 2007-11-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Aufheizen oder Warmhalten einer Abgasreinigungsvorrichtung eines Fahrzeuges
JP4967898B2 (ja) 2007-07-27 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
DE102008035451A1 (de) 2008-07-30 2009-03-19 Daimler Ag Verfahren zur Optimierung eines Hybridbetriebs
JP2016037252A (ja) 2014-08-08 2016-03-22 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4223569A1 (de) * 2022-02-04 2023-08-09 Suzuki Motor Corporation Schaltsteuerungsvorrichtung eines hybridfahrzeugs
CN115782554A (zh) * 2022-10-11 2023-03-14 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种混合动力装置及混合动力***
CN115782554B (zh) * 2022-10-11 2023-08-29 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种混合动力装置及混合动力***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005006369B4 (de) Optimale Wahl des Eingangsdrehmoments bei Stabilität des Leistungsflusses für ein Hybridelektrofahrzeug
DE102008000357B4 (de) Fahrzeug, Antriebsaggregat und Steuerverfahren für beide
DE102008015567B4 (de) Verfahren zum Steuern der Maschinendrehzahl bei einem hybridelektrischen Fahrzeug
DE102005021801B4 (de) Verfahren zur Steuerung eines aktiven Motorhalts eines Hybridelektrofahrzeugs
DE102008009763B4 (de) System und Verfahren zur Drehmomentübertragung unter Verwendung einer Elektroenergiewandlervorrichtung
DE102005006370B4 (de) Diagnose des Ladungszustands eines Energiespeicher-Systems
DE10238595B4 (de) Steuer/Regelsystem und -Verfahren für ein Hybridfahrzeug
DE102008009764B4 (de) System und Verfahren zur Einstellung eines Drehmomentwandlerüberbrückungszustands unter Verwendung einer Elektroenergiewandlervorrichtung
DE102005021575B4 (de) Hybridantriebseinheit für Fahrzeuge
DE102005031307B4 (de) Verfahren zum emissionsreduzierten Betrieb eines Kraftfahrzeuges
WO2017084889A1 (de) Betreiben einer antriebseinrichtung eines hybridfahrzeuges und hybridfahrzeug
DE102008053505B4 (de) Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges
DE102009037195B4 (de) Steuerungssystem und Verfahren zur Drehmomentverwaltung bei einem Hybridfahrzeug, das mit variabler Zylinderabschaltung ausgestattet ist
DE102017105066A1 (de) Hybrid-Fahrzeug mit einem System zum gekoppelten und entkoppelten Start
DE102015222690A1 (de) Steuern einer Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges und Hybridfahrzeug
DE102008008238A1 (de) Verfahren zur Ladestrategie eines Hybridantriebs und durchführendes Steuergerät
DE102017210713A1 (de) Kraftübertragungsvorrichtung
EP2190710A2 (de) Verfahren zur lastpunktverschiebung im hybridbetrieb bei einem parallelen hybridfahrzeug
DE102006001201A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Batterieladungsvorgangs
DE10336758A1 (de) Leerlaufdrehzahl-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug
DE102006034297B4 (de) Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug
DE102014220860A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und Hybridfahrzeug
DE102010062337A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Änderung der mechanischen Ankopplung eines Antriebaggregates an einen Triebstrang eines Kraftfahrzeuges, dessen Triebstrang mit mindestens zwei Antriebsaggregaten ausgerüstet ist
DE102016217955A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs
DE102016106822A1 (de) Hybridfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed