DE112014005375T5

DE112014005375T5 - Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems eines Fahrzeugs, Antriebssystem, Computerprogrammprodukt und Fahrzeug

Info

Publication number: DE112014005375T5
Application number: DE112014005375.9T
Authority: DE
Inventors: Mathias Björkman; Mikael Bergquist; Johan Lindström; Niklas Pettersson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-08-11
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: US20170001622A1; US10604142B2; WO2015099592A1; DE112014005375B4

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems in einem Fahrzeug. Das Antriebssystem umfasst einen Verbrennungsmotor (2) mit einer Abtriebswelle (2a), ein Getriebe (3) mit einer Antriebswelle (3a), eine elektrische Maschine (9), die einen Stator (9a) und einen Rotor (9b) umfasst, und ein Planetengetriebe, das drei Bauteile in der Form eines Sonnenrads (10), eines Hohlrads (11) und eines Planetenradträgers (12) umfasst. Das Verfahren umfasst, falls das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor der elektrischen Maschine für den Betrieb des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position ausreicht, und falls der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position niedriger als in der eingerückten Position ist, das Steuern der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors, so dass das angefragte Drehmoment bereitgestellt wird, während sich das Planetengetriebe in der ausgerückten Position befindet. Ansonsten wird das Planetengetriebe in die eingerückte Position gebracht und das Verfahren ist beendet. Ein zweites Einrückmittel, das angepasst ist, um die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in zwei Abschnitte in einer ausgerückten Position zu teilen, wird in einer eingerückten Position gehalten, falls sich das Planetengetriebe in der ausgerückten Position befindet.

Description

Gebiet der Erfindung und Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Steuerung eines Antriebssystems für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung konzentriert sich insbesondere aber nicht ausschließlich auf die Steuerung eines derartigen Antriebssystems in Kraftfahrzeugen in Form von Nutzradfahrzeugen, insbesondere Lastkraftwagen, wie etwa Lastwagen und Bussen.
Die Erfindung betrifft somit ein Antriebssystem zum Fahren eines hybriden Fahrzeugs, das im Allgemeinen ein Fahrzeug ist, das von einem primären Motor, in diesem Fall von einem Verbrennungsmotor, und einem sekundären Motor, in diesem Fall von einer elektrischen Maschine, mit Energie versorgt werden kann. Das Fahrzeug ist geeignet mit Mitteln zum Speichern von Energie, wie etwa mit einer Batterie oder einem Kondensator zum Speichern elektrischer Energie, und mit Steuergeräten, um den Fluss elektrischer Energie zwischen den Mitteln und der elektrischen Maschine zu steuern, ausgestattet. Die elektrische Maschine kann somit abwechselnd als Motor oder als Generator funktionieren, je nach dem Betriebsmodus des Fahrzeugs. Wenn das Fahrzeug abbremst, generiert die elektrische Maschine elektrische Energie, die gespeichert werden kann, und die gespeicherte elektrische Energie wird später, z. B. zum Betrieb des Fahrzeugs, verwendet.
Die Verwendung eines herkömmlichen Kupplungsmechanismus, der die Antriebswelle des Getriebes während eines Schaltprozesses in dem Getriebe von dem Verbrennungsmotor trennt, führt zu Nachteilen, wie etwa zum Erhitzen der Scheiben des Kupplungsmechanismus, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und Verschleiß der Kupplungsscheiben führt. Auch kommt es daraufhin zu hohen Verlusten, insbesondere wenn das Fahrzeug gestartet wird. Ein herkömmlicher Kupplungsmechanismus ist auch relativ schwer und teuer. Zudem nimmt er relativ viel Platz im Fahrzeug ein. Auch kommt es zu Reibungsverlusten bei der Verwendung eines Hydraulikwandlers/Drehmomentwandlers, der gewöhnlich bei einem Automatikgetriebe verwendet wird. Indem sichergestellt wird, dass das Fahrzeug über ein Antriebssystem verfügt, bei dem die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, der Rotor der elektrischen Maschine und die Antriebswelle des Getriebes mit einem Planetengetriebe verbunden sind, kann man den herkömmlichen Kupplungsmechanismus und die damit verbundenen Nachteile vermeiden. Ein Fahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem bildet den Stand der Technik, wie er in der EP 1 319 546 und der SE 1051384-4 dargelegt wird.
Obwohl dieses Antriebssystem, insbesondere dasjenige, das in der SE 1051384-4 beschrieben wird, gut funktioniert und eine Reihe vorteilhafter Merkmale aufweist, werden ständig Bemühungen gemacht, um ein derartiges Antriebssystem mit Bezug auf sein Verhalten und seine Funktion in bestimmten Betriebssituationen zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, wie zuvor dargelegt.
Herkömmliche Antriebssysteme sind derart angepasst, dass sie nur eine geringe Anzahl von Betriebsmodi bieten, die für die Hauptbelastungen beim Betrieb des Fahrzeugs angepasst sind. Ein Nachteil der herkömmlichen Antriebssysteme besteht darin, dass die Betriebsmodi zu einem relativ kraftstoffintensiven Betrieb des Fahrzeugs und bei geringer Belastung zu einem begrenzten Drehmomentbereich führen.
Die US 6 354 974 zeigt ein Antriebssystem für ein hybrides Fahrzeug. Das hybride Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, die an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Ziel dabei ist es, eine platzsparende Antriebseinheit zu erstellen, die keinen herkömmlichen Kupplungsmechanismus verwenden muss. Der herkömmliche Kupplungsmechanismus wurde hier durch ein Planetengetriebe und drei Reibungskupplungen ersetzt. Anhand der Reibungskupplungen können verschiedene Betriebsmodi in dem Fahrzeug erstellt werden. Die Verwendung von Reibungskupplungen führt zu Energieverlusten.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems in einem Fahrzeug bereitzustellen, mit der Aufgabe, den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren gemäß dem beiliegenden Anspruch 1 bereitgestellt wird.
Bei geringen Belastungen für den Betrieb des Fahrzeugs ist es aus Sicht der Kraftstoffersparnis vorteilhaft, das Antriebssystem gemäß dem Verfahren zu betätigen. Das Verfahren umfasst den Schritt des Bestimmens, ob das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine für den Betrieb des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in einer ausgerückten Position ausreicht, d. h. ob es möglich ist, das Fahrzeug gemäß dem angefragten Drehmoment mit dem Planetengetriebe in einer ausgerückten Position zu fahren. Das Verfahren umfasst auch den Schritt des Bestimmens, ob der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position geringer als der Kraftstoffverbrauch in der eingerückten Position ist, d. h. ob es mit Bezug auf den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs vorteilhaft ist, das Fahrzeug mit dem Planetengetriebe in einer ausgerückten Position zu fahren.
Falls beide Bedingungen erfüllt sind, umfasst das Verfahren in dem nachfolgenden Schritt das gleichzeitige Steuern der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors, so dass das angefragte Drehmoment bereitgestellt wird. Die Steuerung der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors erfolgt, während sich das Planetengetriebe in der ausgerückten Position befindet, und während die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors konstant gehalten wird. Falls andererseits eine der Bedingungen nicht erfüllt ist, wird das Planetengetriebe in die eingerückte Position gebracht und das Verfahren ist beendet.
Da der Betrieb des Fahrzeugs gemäß dem Verfahren stattfindet, während die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors beibehalten wird, ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, da eine niedrige Motordrehzahl relativ zu einer hohen Motordrehzahl zu geringeren Reibungsverlusten in dem Verbrennungsmotor führt. Das Verfahren ermöglicht somit einen reduzierten Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu Antriebssystemen aus dem Stand der Technik.
Der Verbrennungsmotor gemäß dem Verfahren trägt zum Antrieb des Fahrzeugs und nicht, wie nach dem Stand der Technik, nur zum Betätigen eventueller Hilfsaggregate in dem Fahrzeug bei. Das Verfahren ist bei geringen Betriebsbelastungen/geringem angefragten Drehmoment relativ zu der primären Betriebsbelastung/dem angefragten Drehmoment des Fahrzeugs geeignet.
Das Verfahren ermöglicht die Steuerung der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors mit dem Ziel, optimale Betriebsbedingungen zu erreichen. Die niedrige Motordrehzahl ermöglicht z. B. einen Temperaturanstieg der Abgastemperatur aus dem Verbrennungsmotor, was für die Reinigung von Abgasen in einem Abgasnachbehandlungssystem von Vorteil ist.
Durch das Ausführen des innovativen Verfahrens in einem Antriebssystem mit einem zweiten Einrückmittel und das Halten desselben in einer eingerückten Position, wenn sich das erste Einrückmittel in einer ausgerückten Position befindet, werden mögliche vorteilhafte Fahrweisen des Fahrzeugs in einer Reihe von Situation verfügbar gemacht.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren mit folgenden Schritten eingeleitet:

– Informationen über einen ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors und einen zweiten Betriebsparameter der elektrischen Maschine werden empfangen,
– der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs, jeweils mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position und in der eingerückten Position, wird basierend auf den ersten und den zweiten Betriebsparametern bestimmt,
– falls der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in einer ausgerückten Position geringer als in der eingerückten Position ist, wird das Planetengetriebe in die ausgerückte Position gebracht, und die Schritte a) bis d) werden wiederholt. Die Wiederholung gemäß den Schritten a) bis d) wird somit nur eingeleitet, falls die ausgerückte Position zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch als die eingerückte Position führt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Planetengetriebe in die eingerückte Position bewegt, und das zweite Einrückmittel wird in die ausgerückte Position bewegt, falls sich das Planetengetriebe in der freien Position befindet und Informationen erzielt werden, dass ein Bremsen des Fahrzeugs unmittelbar bevorsteht und das angefragte Bremsmoment einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, jedoch niedriger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist. Durch das Bewegen des zweiten Einrückmittels in seine ausgerückte Position ist es möglich, mit dem vollen Drehmoment der elektrischen Maschine zu bremsen, bis das Fahrzeug anhält, wobei das Planetengetriebe in seiner eingerückten Position bleibt. In dieser Phase kann man den Verbrennungsmotor wahlweise im Leerlauf laufen lassen oder ihn abschalten. Durch Ausführen des innovativen Verfahrens in einem Antriebssystem mit einem zweiten Einrückmittel ist es somit möglich, mit dem vollen Drehmoment der elektrischen Maschine zu bremsen, im Gegensatz zum Bremsen mit einem entsprechenden Antriebssystem, das nichts umfasst, was dem zweiten Einrückmittel entspricht. Mit einem derartigen entsprechenden Antriebssystem ist es demnach möglich, nur mit einem Drehmoment zu bremsen, das ein Gegendrehmoment für den Verbrennungsmotor bereitstellt, das kleiner oder gleich einem sich ergebenden Reibungsmoment ist, es sei denn, es wird beabsichtigt, dass der Verbrennungsmotor hochdrehen kann. Zudem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, mit dem vollen Drehmoment der elektrischen Maschine zu bremsen, ohne den Verbrennungsmotor auszuschalten, so dass er nicht wieder gestartet werden muss, falls der Fahrer des Fahrzeugs den Bremsvorgang unterbrechen und stattdessen ein großes Antriebsmoment anfragen möchte.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung entspricht der erste vorbestimmte Wert des Bremsmoments dem Gegendrehmoment, das sich aus dem Reibungsmoment des Verbrennungsmotors ergibt, und/oder der zweite vorbestimmte Wert des Bremsmoments entspricht dem Bremsmoment, das die elektrische Maschine erzeugen kann. Entsprechend ist es vorteilhaft, das erste Einrückmittel in einer eingerückten Position und das zweite in einer ausgerückten Position zu halten, bei einem Bremsmoment, das ein höheres Gegendrehmoment an den Verbrennungsmotor als sein Reibungsmoment anlegt, was dazu führen würde, dass der Verbrennungsmotor hochdreht, falls sich das erste Einrückmittel in einer ausgerückten Position und das zweite Einrückmittel in einer eingerückten Position befindet.
Gleichzeitig ist es höchst angemessen, dass sich bei einem höheren Bremsmoment als es die elektrische Maschine erzeugen kann, beide Einrückmittel in der eingerückten Position befinden, da der Verbrennungsmotor dann über seine innere Reibung zum Bremsmoment beiträgt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, falls das Planetengetriebe in eine eingerückte Position gebracht oder darin gehalten wird und Informationen über ein unmittelbar bevorstehendes Bremsen des Fahrzeugs zum Anhalten erzielt werden, wird das zweite Einrückmittel in die ausgerückte Position bewegt. Entsprechend ist es möglich, selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten mit einem hohen Drehmoment in der elektrischen Maschine zu bremsen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, falls sich das Planetengetriebe in der freien Position befindet und Informationen über eine Anfrage zur Vorbereitung auf das Ausschalten des Verbrennungsmotors erzielt werden, wird das Planetengetriebe in die eingerückte Position bewegt, und das zweite Einrückmittel wird in die ausgerückte Position bewegt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, falls das Planetengetriebe in die eingerückte Position gebracht oder darin gehalten wird und Informationen über eine Anfrage zur Vorbereitung auf das Ausschalten des Verbrennungsmotors erzielt werden, wird das zweite Einrückmittel in die ausgerückte Position bewegt. Entsprechend wird eine gute Vorbereitung auf das Ausschalten des Verbrennungsmotors erreicht, sobald sie benötigt wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, falls sich das Planetengetriebe in der freien Position befindet und ein schnell wechselndes Triebstrang-Drehmoment in dem Fahrzeug detektiert wird, wird das Planetengetriebe in die eingerückte Position bewegt. Entsprechend können Variationen der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors für den Fall entstehen, dass sich das erste Einrückmittel in einer ausgerückten Position und sich das zweite entweder in einer eingerückten Position, d. h. in der die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in das erste Bauteil in dem Planetengetriebe eingerückt wird, oder in einer ausgerückten Position auf eine Anfrage zur Trennung des Verbrennungsmotors befindet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, falls sich das Planetengetriebe in der offenen Position befindet, wird die elektrische Maschine mit Bezug entweder auf ein Drehmoment oder eine Drehzahl gesteuert, und der Verbrennungsmotor wird mit Bezug auf das zweite Element von entweder dem Drehmoment oder der Motordrehzahl gesteuert.
Bevorzugt wird die elektrische Maschine im Verhältnis zum Drehmoment gesteuert, wohingegen der Verbrennungsmotor im Verhältnis zur Motordrehzahl gesteuert wird. Entsprechend ermöglicht das Verfahren, dass der Betrieb des Fahrzeugs mit einer niedrigen Motordrehzahl in dem Verbrennungsmotor stattfindet, was für die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von Vorteil ist. Alternativ wird die elektrische Maschine im Verhältnis zur Drehzahl gesteuert, wohingegen der Verbrennungsmotor im Verhältnis zu einem Drehmoment gesteuert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Betriebsparameter die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors. Der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs ist von der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors abhängig, da die Reibungsverluste bei einer erhöhten Motordrehzahl zunehmen. Entsprechend ist eine möglichst niedrige Motordrehzahl in dem Verbrennungsmotor zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs während der Wiederholung der Schritte a) bis d) vorteilhaft.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Betriebsparameter das entwickelte Drehmoment der elektrischen Maschine. Der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs ist von dem entwickelten Drehmoment der elektrischen Maschine abhängig, da die Energiemenge im Energiespeichermittel in Abhängigkeit von dem entwickelten Drehmoment sinkt und anschließend mit Energie von dem Verbrennungsmotor aufgefüllt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der Planetenradträger und das Sonnenrad zusammen eingerückt, wenn das Planetengetriebe in die eingerückte Position gebracht wird, und der Planetenradträger und das Sonnenrad werden voneinander ausgerückt, wenn das Planetengetriebe in die ausgerückte Position gebracht wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Einrückmittel angepasst, um das Hohlrad und den Planetenradträger in der eingerückten Position zu verbinden, so dass sie sich zusammen drehen, wobei das Schalten von der eingerückten Position und der ausgerückten Position Folgendes umfasst:

– die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor werden auf einen gegenseitigen drehmomentfreien Zustand gesteuert, und
– die ersten Einrückmittel werden aus dem Eingriff in das Hohlrad und den Planetenradträger gelöst, so dass sich das Hohlrad und der Planetenradträger relativ zueinander frei drehen können.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Einrückmittel angepasst, um das Hohlrad und den Planetenradträger in der eingerückten Position zu verbinden, so dass sie sich zusammen drehen, wobei das Schalten von der ausgerückten Position in die eingerückte Position Folgendes umfasst:

– die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor werden auf eine synchrone Drehzahl gesteuert, und
– das erste Einrückmittel wird in Eingriff mit dem Hohlrad und dem Planetenradträger bewegt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors mit dem Sonnenrad verbunden, so dass sie sich als eine Einheit mit einer ersten Drehzahl drehen, die Antriebswelle des Getriebes ist mit dem Planetenradträger verbunden, so dass sie sich als eine Einheit mit einer zweiten Drehzahl drehen, und der Rotor der elektrischen Maschine ist mit dem Hohlrad verbunden, so dass sich das Hohlrad mit einer dritten Drehzahl dreht.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch das zuvor erwähnte Antriebssystem. Das Antriebssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuervorrichtung umfasst, die angepasst ist, falls das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine für den Betrieb des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in einer ausgerückten Position ausreicht, und falls der Kraftstoffverbrauch/Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position geringer als in der eingerückten Position ist, um die elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor derart zu steuern, dass das angefragte Drehmoment bereitgestellt wird, während sich das Planetengetriebe in einer ausgerückten Position befindet, und die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors bewahrt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Antriebssystem Mittel, um die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors zu steuern. Die Mittel zum Steuern der Motordrehzahl können beispielsweise ein Motordrehzahlregler sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Antriebssystem Mittel, um das Drehmoment der elektrischen Maschine zu steuern. Bevorzugt wird das entwickelte Drehmoment von der elektrischen Maschine dadurch gesteuert, dass das Steuersystem die Versorgung oder die Generierung elektrischer Energie steuert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es folgt eine beispielhafte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
1a ein Antriebssystem für den Betrieb eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
1b das Antriebssystem in 1a im Detail.
1c schematisch die grundlegende Struktur des innovativen Antriebssystems.
2 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Steuern des Antriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Steuern des Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
1a zeigt einen Triebstrang für einen Lastkraftwagen 1. Der Triebstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 2, ein Getriebe 3, eine Anzahl von Antriebswellen 4 und Antriebsrädern 5. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Getriebe 3 umfasst der Triebstrang einen Zwischenabschnitt 6.
1b zeigt die Bauteile in dem Zwischenabschnitt 6 genauer. Der Verbrennungsmotor 2 ist mit einer Abtriebswelle 2a (in zwei Teile 30, 31 geteilt, wie in 1c abgebildet) und das Getriebe 3 mit einer Antriebswelle 3a in dem Zwischenabschnitt 6 ausgestattet. Die Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors ist in Bezug auf die Antriebswelle 3a des Getriebes koaxial angeordnet. Die Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors und die Antriebswelle 3a des Getriebes sind um eine gemeinsame Drehachse 7 herum drehbar angeordnet. Der Zwischenabschnitt umfasst ein Gehäuse 8, das eine elektrische Maschine 9 und ein Planetengetriebe einschließt. Die elektrische Maschine 9 umfasst wie üblich einen Stator 9a und einen Rotor 9b. Der Stator 9a umfasst einen Statorkern, der im Innern des Gehäuse 8 geeignet eingebaut ist. Der Statorkern umfasst die Wicklungen des Stators. Die elektrische Maschine 9 ist unter gewissen Betriebsumständen angepasst, um gespeicherte elektrische Energie zu verwenden, um eine Antriebskraft für die Antriebswelle 3a des Getriebes zuzuführen, und unter anderen Betriebsbedingungen die kinetische Energie der Antriebswelle 3 des Getriebes zu verwenden, um elektrische Energie zu entnehmen und zu speichern.
Das Planetengetriebe ist im Wesentlichen radial an der Innenseite in Bezug auf den Stator 9a und den Rotor 9b der elektrischen Maschine angeordnet. Das Planetengetriebe umfasst wie üblich ein Sonnenrad 10, ein Hohlrad 11 und einen Planetenradträger 12. Der Planetenradträger 12 trägt eine gewisse Anzahl von Zahnrädern 13, die in einem radialen Raum zwischen den Zähnen des Sonnenrads 10 und des Hohlrads 11 drehbar angeordnet sind. Das Sonnenrad 10 ist an einer Umfangsfläche eines ersten Abschnitts 30 der Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors angebracht. Dieser Abschnitt ist an einem zweiten Abschnitt 31 der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, der dem Verbrennungsmotor am nächsten ist, über ein zweites Einrückmittel 32 angebracht, das zwischen einer eingerückten Position, in welcher der Verbrennungsmotor in das Sonnenrad 10 eingerückt ist, und einer ausgerückten Position, in welcher der Verbrennungsmotor von dem Sonnenrad getrennt ist und sich unabhängig von dem Planetengetriebe drehen kann, bewegt werden kann. Das Sonnenrad 10 und die Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors drehen sich als eine Einheit mit einer ersten Drehzahl n₁. Der Planetenradträger 12 umfasst einen Anbringungsabschnitt 12a, der an einer Umfangsfläche der der Antriebswelle 3a des Getriebes anhand eines verzahnten Gelenks 14 angebracht ist. Anhand dieses Gelenks können sich der Planetenradträger 12 und die Antriebswelle 3a des Getriebes als eine Einheit mit einer zweiten Drehzahl n₂ drehen. Das Hohlrad 11 umfasst eine externe Umfangsfläche, auf welcher der Rotor 9b fest montiert ist. Der Rotor 9b und das Hohlrad 11 bilden eine drehbare Einheit, die sich mit einer dritten Motordrehzahl n₃ dreht.
Das Antriebssystem umfasst auch ein erstes Einrückmittel 33, das angepasst ist, um das Planetengetriebe zwischen einer ausgerückten Position, in der sich das Sonnenrad 10, das Hohlrad 11 und der Planetenradträger 12 relativ zueinander frei drehen können, und einer eingerückten Position, in welcher der Planetenradträger 12 und das Sonnenrad 10 zusammen eingerückt sind, zu bewegen. Das Einrückmittel ist angepasst, um das Hohlrad 11 und den Planetenradträger 12 in der eingerückten Position zu verbinden, so dass sie sich zusammen drehen.
Die Bewegung zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position umfasst das Steuern der elektrischen Maschine 9 und des Verbrennungsmotors 2 in einen gegenseitigen drehmomentfreien Zustand, und anschließend das Schalten des Einrückmittels in/außer Eingriff mit dem Hohlrad 11 und dem Planetenradträger 12.
In dem ersten Einrückmittel ist die Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors mit einem schaltbaren Kupplungselement 15 ausgestattet. Das Kupplungselement 15 ist an der Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors anhand eines verzahnten Gelenks 16 angebracht. Das Kupplungselement 15 ist in diesem Fall verdrehungsfest an der Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors angeordnet, und ist an der Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors in einer axialen Richtung schaltbar angeordnet. Das Kupplungselement 15 umfasst einen Kupplungsabschnitt 15a, der mit einem Kupplungsabschnitt 12b in dem Planetenradträger 12 verbindbar ist. Ein schematisch gezeigtes Schaltelement 17 ist angepasst, um das Kupplungselement 15 zwischen einer ersten Position, in der die Kupplungsabschnitte 15a, 12b nicht miteinander in Eingriff stehen, was einer ausgerückten Position in dem ersten Einrückmittel entspricht, und einer zweiten Position, in der die Kupplungsabschnitte 15a, 12b miteinander in Eingriff stehen, was einer eingerückten Position des ersten Einrückmittels entspricht, umzuschalten. In dieser eingerückten Position sind die Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors und die Antriebswelle 3a des Getriebes zusammen eingerückt, und diese sowie der Rotor der elektrischen Maschine drehen sich somit mit der gleichen Drehzahl. Diesen Zustand kann man als eingerückten Planeten bezeichnen. Der Einrückmechanismus kann vorteilhaft auch eine Bauform aufweisen, die in der noch nicht veröffentlichten schwedischen Patentanmeldung 1259696-9 beschrieben wird und eine Muffe umfasst, die mit den ersten Keilwellen ausgestattet sind, wobei diese Keilwellen in der ausgerückten Position mit zweiten Keilwellen an einem ersten Bauteil des Planetengetriebes in Eingriff kommen und in der eingerückten Position mit dritten Keilwellen an einem zweiten Bauteil des Planetengetriebes in Eingriff kommen. In diesem Fall ist das erste Bauteil bevorzugt der Planetenradträger, und das zweite Bauteil ist das Sonnenrad. Der Einrückmechanismus kann dann als ringförmige Muffe ausgebildet sein, die den Planetenradträger im Wesentlichen konzentrisch einschließt. Das Einrückmittel kann auch aus einer geeigneten Reibungskupplungsart bestehen.
Das zweite Einrückmittel 32, das eine ähnliche Bauform wie das erste Einrückmittel 33 aufweisen kann, ist angepasst, um in einer ausgerückten Position einen zweiten Teil 31 der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, der am nächsten an dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, von einem ersten Teil 30 desselben, der mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 10 verbunden ist, derart zu trennen, dass sich das Sonnenrad 10 unabhängig von dem zweiten Teil 31 der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors drehen kann. Das zweite Einrückmittel kann in eine eingerückte Position bewegt werden, in der die Teile 30, 31 der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors zusammen eingerückt sind. Bei einem hohen Triebstrang-Drehmoment, sei es positiv oder negativ, befinden sich die Einrückmittel 32, 33 in einer eingerückten Position.
Mindestens das zweite Einrückmittel ist bevorzugt von einer Art, die im Falle eines Versagens seines Betätigungssystems einrückt, so dass man das Fahrzeug dann zur Werkstatt fahren kann.
Eine elektronische Steuervorrichtung 18 oder mehrere elektronische Steuervorrichtungen kombiniert sind angepasst, um das Schaltelement 17 zu steuern. Die Steuervorrichtung 18 ist auch angepasst, um zu bestimmen, wann die elektrische Maschine 9 als Motor funktionieren soll und wann sie als Generator funktionieren soll. Um dies zu bestimmen, kann die Steuervorrichtung 18 aktualisierte Informationen über geeignete Betriebsparameter empfangen. Die Steuervorrichtung 18 kann ein Computer mit Software, die für diesen Zweck geeignet ist, sein. Die Steuervorrichtung 18 steuert auch eine schematisch gezeigte Steuereinrichtung 19, die den Fluss elektrischer Energie zwischen einem Energiespeichermittel 20 und dem Stator 9a der elektrischen Maschine steuert. Das Energiespeichermittel ist bevorzugt eine hybride Batterie oder ein Kondensator. Für den Fall, dass die elektrische Maschine 9 als Motor funktioniert, wird dem Stator 9a gespeicherte elektrische Energie von dem Energiespeichermittel 20 zugeführt. Für den Fall, dass die elektrische Maschine als Generator funktioniert, wird dem Energiespeichermittel 20 elektrische Energie von dem Stator 9a zugeführt. Das Energiespeichermittel 20 gibt elektrische Energie mit einer Spannung in dem Bereich von 300 bis 900 Volt ab und speichert diese. Da der Zwischenabschnitt 6 zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Getriebe 3 in einem Fahrzeug begrenzt ist, müssen die elektrische Maschine 9 und das Planetengetriebe eine platzsparende Einheit bilden. Die Bauteile 10 bis 12 des Planetengetriebes sind hier im Wesentlichen radial im Innern des Stators 9a der elektrischen Maschine angeordnet. Der Rotor 9b der elektrischen Maschine, das Hohlrad 11 des Planetengetriebes, die Abtriebswelle 2a des Verbrennungsmotors und die Antriebswelle 3a des Getriebes sind hier um eine gemeinsame Drehachse 5 herum drehbar angeordnet. Mit einer derartigen Ausführungsform nehmen die elektrische Maschine 9 und das Planetengetriebe relativ wenig Platz ein.
Das Antriebssystem umfasst Mittel, um einen ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 2 und einen zweiten Betriebsparameter der elektrischen Maschine 9 zu detektieren. Bevorzugt ist der erste Betriebsparameter die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors und der zweite Betriebsparameter ist das entwickelte Drehmoment der elektrischen Maschine 9, das beispielsweise von der Größe und der Phasenumkehr des Stroms für die elektrische Maschine abhängig ist. Das Mittel zum Detektieren des ersten Betriebsparameters ist beispielsweise ein Motordrehzahlsensor, der mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist. Das Mittel zum Detektieren des zweiten Betriebsparameters ist beispielsweise ein Steuersystem der elektrischen Maschine 9, das Informationen über die Größe und Phasenumkehr des Stroms bereitstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Bezug auf 2 und 3 ausführlich beschrieben. Die Schritte in dem Verfahren werden mit der Steuervorrichtung 18 gesteuert.
2 zeigt ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Das Verfahren beginnt in Schritt 210 mit dem Empfang von Informationen über ein angefragtes Drehmoment für den Betrieb des Fahrzeugs, eines ersten Betriebsparameters des Verbrennungsmotors 2 und eines zweiten Betriebsparameters der elektrischen Maschine 9.
Das angefragte Drehmoment wird durch den Benutzer des Fahrzeugs bestimmt. Der erste Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 2 und der zweite Betriebsparameter der elektrischen Maschine 9 sind Parameter, die sich auf den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs sowohl in der ausgerückten Position als auch in der eingerückten Position des Planetengetriebes auswirken. Bevorzugt ist der erste Betriebsparameter die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors und der zweite Betriebsparameter ist das entwickelte Drehmoment von der elektrischen Maschine 9.
In Schritt 220 wird Folgendes bestimmt:

– ob das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 2 und der elektrischen Maschine 9 für den Betrieb des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position ausreicht, und
– der Kraftstoffverbrauch mit dem Planetengetriebe jeweils in der ausgerückten Position und in der eingerückten Position.

In Schritt 230 wird bestimmt, ob die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:

i) das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 2 und der elektrischen Maschine 9 ist ausreichend für den Betrieb des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position, und
ii) der Kraftstoffverbrauch mit dem Planetengetriebe in einer ausgerückten Position ist geringer als der Kraftstoffverbrauch in der eingerückten Position.

Falls die beiden Bedingungen bejaht werden können, fährt das Verfahren mit Schritt 240 fort, wo die elektrische Maschine 9 und der Verbrennungsmotor 2 derart gesteuert werden, dass das angefragte Drehmoment bereitgestellt wird, während sich das Planetengetriebe in der ausgerückten Position befindet, und während die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors unverändert bleibt. Falls dagegen mindestens eine der Bedingungen verneint wird, wird das Planetengetriebe in Schritt 250 in die eingerückte Position gebracht, und das Verfahren ist beendet.
Die Schritte 210 bis 240 des Verfahrens werden wiederholt, bis eine der Bedingungen in Schritt 230 verneint wird. Das Verfahren kann auch andersartig unterbrochen werden, wie etwa auf Befehl des Benutzers. Die Wiederholung des Verfahrens gemäß den Schritten 210 bis 240 führt zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch beim Fahren des Fahrzeugs.
3 zeigt ein Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die anfänglichen Schritte des Verfahrens.
Das Verfahren beginnt in Schritt 110 mit dem Empfang von Informationen über ein angefragtes Drehmoment für den Betrieb des Fahrzeugs, eines ersten Betriebsparameters des Verbrennungsmotors 2 und eines zweiten Betriebsparameters der elektrischen Maschine 9.
In Schritt 220 wird der Kraftstoffverbrauch bestimmt, mit dem Planetengetriebe jeweils in der ausgerückten Position und der eingerückten Position. In Schritt 239 wird bestimmt, ob der Kraftstoffverbrauch mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position geringer als in der eingerückten Position ist.
Falls der Kraftstoffverbrauch mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position kleiner als in der eingerückten Position ist, wird das Planetengetriebe in Schritt 130 in die ausgerückte Position gebracht, und das Verfahren wird wie in 2 gemäß Schritt 210 bis 240 wiederholt. Ansonsten ist das Verfahren beendet.
Bei einigen Fahrmodi ist es kraftstoffeffizienter, das Fahrzeug mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position zu fahren. Diese Fahrmodi sind typisch, wenn niedrige positive oder negative Triebstrang-Drehmomente benötigt werden. Damit wird Energie gespart, da der Verbrennungsmotor 2 mit einer geringeren Motordrehzahl betrieben werden kann, wobei seine Reibungsverluste wesentlich geringer sind.
Das Fahren, wenn sich der Verbrennungsmotor 2 im Leerlauf befindet und das Fahrzeug von der elektrischen Maschine 9 mit Energie versorgt wird, kann auch in einem Parallel-Hybrid erfolgen. Im Vergleich zum Parallel-Hybrid stellt das Antriebssystem gemäß der Erfindung ein größeres verfügbares positives Drehmoment im offenen Zustand bereit. Daher kann das Fahren mit einem niedrigen Verbrennungsdrehmoment in mehreren Fahrsituationen verwendet werden.
Die ausgerückte Position kann auch verwendet werden, um Gangstufen während der Beschleunigung zu überspringen. Wenn es an der Zeit ist hochzuschalten, wird die ausgerückte Position ausgewählt, und die Beschleunigung wird anhand des größeren Motordrehzahlbereichs ein wenig erhöht, und dann wird auf einen höheren Gang geschaltet.
Wenn in der ausgerückten Position gefahren wird, wird die elektrische Maschine 9 über das Drehmoment gesteuert, und der Verbrennungsmotor 2 wird in Richtung auf die niedrigste Motordrehzahl, bei der das notwendige Drehmoment erzielt werden kann, über die Motordrehzahl gesteuert. Normalerweise ist diese Motordrehzahl die gleiche wie die Leerlauf-Motordrehzahl des Motors 2, die aus Gründen des Komforts, wie etwa Schwingungen usw., die niedrigstmögliche ist.
Die Motordrehzahlsteuerung wird mit einem Motordrehzahlregler, der den Verbrennungsmotor 2 anhand der Drehmomentsteuerung in Richtung auf die gewünschte Motordrehzahl steuert, erreicht. Im Hinblick auf das Steuersystem befindet sich ein derartiger Motordrehzahlregler in der Nähe des Stellglieds in dem Steuersystem.
Wenn das Planetengetriebe in die ausgerückte Position gebracht wird, und der Verbrennungsmotor 2 im Leerlauf funktioniert, werden zwei Wirkungen erzielt:

i) die Reibungsverluste in dem Verbrennungsmotor 2 verringern sich, weil die Motordrehzahl reduziert wird;
ii) die Verluste in der elektrischen Maschine 9 und dem Energiespeichermittel 20 nehmen zu, da ein größerer Anteil des gesamten Triebstrang-Drehmoments durch die elektrische Maschine 9 erstellt wird.

Ferner ändert sich der Belastungsausgleich in dem Energiespeichermittel 20, so dass dieses auf eine Art und Weise, die schließlich größere Verluste erstellt als es der Fall gewesen wäre, wenn das Planetengetriebe nicht in der ausgerückten Position gewesen wäre, entweder wieder aufgeladen oder entladen werden muss. Diese zukünftigen Verluste müssen ebenfalls zu den erhöhten elektrischen Verlusten hinzugefügt werden, die sich aus dem Fahren mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position ergeben. Es spart Kraftstoff, mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position zu fahren, falls die reduzierten Verluste gemäß Punkt 1 die erhöhten Verluste gemäß Punkt 2 überschreiten.
Die Vorteile des innovativen Systems im Vergleich zu einem herkömmlichen Parallel-Hybrid mit einer Kupplung sind folgende:

– bei positiven Triebstrang-Drehmomenten hilft der Verbrennungsmotor 2 mit 40% (in Abhängigkeit von dem Übersetzungsverhältnis und der Konfiguration des Planetengetriebes) des Drehmoments, selbst wenn er im Leerlauf funktioniert,
– der Verbrennungsmotor 2 fügt nützliche Arbeit zum Antriebssystem hinzu, zusätzlich dazu, dass er eventuelle Hilfsaggregate (wie etwa einen Servomotor) mit Energie versorgt,
– ein größerer verfügbarer Drehmomentbereich bei positiven Triebstrang-Drehmomenten als nur mit der elektrischen Maschine 9,
– die Abgastemperaturen können erhöht werden, da ein größeres Drehmoment des Verbrennungsmotors auf einer niedrigen Motordrehzahl entnommen werden kann, was für das Abgas-Nachbehandlungssystem vorteilhaft ist,
– bei dem Bremsen/der Bremsrückgewinnung reduziert sich die Notwendigkeit, dem Verbrennungsmotor 2 Kraftstoff zuzuführen, da er während des Bremsvorgangs verzögert wird.

Ein Nachteil, der vorkommen würde, wenn das zweite Einrückmittel nicht verfügbar wäre, im Vergleich zu dem elektrischen Betrieb mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position, ist, dass es nur möglich wäre, in diesem Zustand mit einem begrenzten Drehmoment zu bremsen, ohne dass der Verbrennungsmotor 2 hochdrehen würde. Der Verbrennungsmotor 2 könnte in diesem Fall während einer derartigen Fahrt ausgeschaltet werden. Er müsste dann mit einer Schwungradbremse auf eine Motordrehzahl von null verzögert werden oder auf null herunter gesteuert werden, da das Drehmoment der elektrischen Maschine zeitweilig mit einem geeigneten positiven Drehmoment angepasst wird, und der Verbrennungsmotor anschließend eingerückt ist. Die Beschleunigung des Fahrzeugs kann dann gleichzeitig von der Steuervorrichtung 18 anhand der Betriebsbremse gesteuert werden.
Mit der Hilfe des zweiten Einrückmittels, welches das Entkoppeln des Verbrennungsmotors von dem Planetengetriebe ermöglicht, muss der Verbrennungsmotor nicht in den elektrischen Betrieb eingerückt sein, wie für den Fall der Schwungradbremse, sondern stattdessen wird das zweite Einrückmittel in die ausgerückte Position bewegt, und nun ist es möglich, mit dem gesamten Drehmoment der elektrischen Maschine zu bremsen, ohne dass der Verbrennungsmotor hochdreht. Da es möglich ist, mit dem gesamten Drehmoment der elektrischen Maschine zu bremsen, ohne den Verbrennungsmotor auszuschalten, muss der Verbrennungsmotor nicht wieder neu gestartet werden, falls der Fahrer des Fahrzeugs den Bremsvorgang unterbrechen und stattdessen ein großes Antriebsdrehmoment anfragen möchte. Mit dem zweiten Einrückmittel ist es auch möglich, mit dem Fahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand zu beginnen, ohne den Verbrennungsmotor zu starten, da das zweite Einrückmittel in einer ausgerückten Position gehalten wird, und das erste Einrückmittel in einer eingerückten Position gehalten wird, und die elektrische Maschine in diesem Fall die Antriebswelle des Getriebes mit der gleichen Drehzahl wie ihren Rotor dreht. Die Möglichkeit des Entkoppelns des Verbrennungsmotors durch Bewegen des zweiten Einrückmittels in die ausgerückte Position kann auch bei den obigen Fahrsituationen bei niedrigen positiven und negativen Triebstrang-Drehmomenten verwendet werden, um Kraftstoff zu sparen und somit den Verbrennungsmotor auf einer Leerlaufgeschwindigkeit zu halten oder ihn auszuschalten und das Fahrzeug nur durch die elektrische Maschine mit Energie zu versorgen.
Weitere Möglichkeiten zum Variieren und Verbessern der zuvor erwähnten Verfahren anhand des Vorliegens des zweiten Einrückmittels werden in der Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung in der Einleitung derselben dargelegt.
Die Erfindung ist offensichtlich keineswegs auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, sondern für den Fachmann sind zahlreiche mögliche Änderungen ersichtlich, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Das erste Einrückmittel kann angepasst sein, um zwei beliebige der drei Bauteile zusammen einzurücken.
Ein Getriebe könnte zwischen dem Rotor und dem Hohlrad und auch zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und dem Sonnenrad, wie etwa stromaufwärts von der Welle, die in 1b mit dem Sonnenrad verbunden gezeigt wird, angeordnet sein. Dieses Getriebe könnte auch ein stufenloses Getriebe sein.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems in einem Fahrzeug, wobei das Antriebssystem einen Verbrennungsmotor (2) mit einer Abtriebswelle (2a), ein Getriebe (3) mit einer Antriebswelle (3a), eine elektrische Maschine (9), die einen Stator (9a) und einen Rotor (9b) umfasst, und ein Planetengetriebe, das drei Bauteile umfasst in der Form eines Sonnenrads (10), eines Hohlrads (11) und eines Planetenradträgers (12), umfasst, wobei die Abtriebswelle (2a) des Verbrennungsmotors mit einem ersten der Bauteile in dem Planetengetriebe verbunden ist, so dass ein Drehung dieser Welle zu einer Drehung dieses Bauteils führt, wobei die Antriebswelle (3a) des Getriebes mit einem zweiten der Bauteile des Planetengetriebes verbunden ist, so dass eine Drehung dieser Welle zu einer Drehung dieses Bauteils führt, und wobei der Rotor (9b) der elektrischen Maschine mit einem dritten der Bauteile in dem Planetengetriebe verbunden ist, so dass eine Drehung des Rotors zu einer Drehung dieses Bauteils führt, und wobei das Antriebssystem auch ein erstes Einrückmittel (33) umfasst, das zwischen einer eingerückten Position, in der zwei der Bauteile zusammen eingerückt sind, so dass sich die drei Bauteile (10 bis 12) mit der gleichen Drehzahl drehen, und einer ausgerückten Position, in der sich die Bauteile mit verschiedenen Drehzahlen drehen können, bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Antriebssystem ausgeführt wird, das auch ein zweites Einrückmittel (32) umfasst, das zwischen einer eingerückten Position, in der die Abtriebswelle (2a) des Verbrennungsmotors mit dem ersten Bauteil zusammen eingerückt ist, und einer ausgerückten Position, in der die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors von dem ersten Bauteil getrennt ist und sich unabhängig davon drehen kann, bewegt werden kann, und dass das zweite Einrückmittel in der eingerückten Position gehalten wird, wenn sich das erste Einrückmittel, d. h. das Planetengetriebe, in der ausgerückten Position befindet, und dass das Verfahren die Tatsache umfasst, dass die Schritte a) bis d) wiederholt werden, a) Informationen über ein angefragtes Drehmoment für den Betrieb des Fahrzeugs, mindestens ein erster Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (2) und mindestens ein zweiter Betriebsparameter der elektrischen Maschine (9), werden empfangen, b) es wird bestimmt, ob das verfügbare Drehmoment von dem Verbrennungsmotor (2) und der elektrischen Maschine (9) ausreicht, um das angefragte Drehmoment mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position zu erreichen, c) der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe jeweils in einer ausgerückten Position und in der eingerückten Position wird basierend auf dem ersten und dem zweiten Betriebsparameter bestimmt, d) falls das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor (2) und der elektrischen Maschine (9) ausreicht, um das angefragte Drehmoment mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position zu erreichen, und falls der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position niedriger als in der eingerückten Position ist, wird das Planetengetriebe in die ausgerückte Position gebracht oder darin gehalten, und die elektrische Maschine (9) und der Verbrennungsmotor (2) werden derart gesteuert, dass das angefragte Drehmoment bereitgestellt wird, während sich das Planetengetriebe in der ausgerückten Position befindet, ansonsten wird das Planetengetriebe in die eingerückte Position gebracht oder darin gehalten, und das Verfahren ist beendet.
Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit den folgenden Schritten beginnt: – Informationen über einen ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (2) und einen zweiten Betriebsparameter der elektrischen Maschine (9) werden empfangen, – der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs, jeweils mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position und in der eingerückten Position, wird basierend auf den ersten und den zweiten Betriebsparametern bestimmt, – falls der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in einer ausgerückten Position geringer als in der eingerückten Position ist, wird das Planetengetriebe in die ausgerückte Position gebracht, und die Schritte a) bis d) werden wiederholt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, für den Fall, dass sich das Planetengetriebe in der freien Position befindet und Informationen empfangen werden, dass eine Verzögerung des Fahrzeugs unmittelbar bevorsteht, und das angefragte Bremsmoment einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, jedoch niedriger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, wird das Planetengetriebe in die eingerückte Position bewegt, und das zweite Einrückmittel (32) wird in eine ausgerückte Position bewegt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste vorbestimmte Wert des Bremsmoments dem Gegendrehmoment entspricht, das sich aus dem Reibungsmoment des Verbrennungsmotors (2) ergibt, und/oder der zweite vorbestimmte Wert des Bremsmoments dem maximalen Bremsmoment entspricht, das die elektrische Maschine (9) erzeugen kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, falls das Planetengetriebe in die eingerückte Position gebracht oder darin gehalten wird und Informationen über ein unmittelbar bevorstehendes Bremsen des Fahrzeugs zum Anhalten erzielt werden, das zweite Einrückmittel (32) in die ausgerückte Position bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, für den Fall, dass sich das Planetengetriebe in der freien Position befindet und Informationen über eine Anfrage zur Vorbereitung auf das Ausschalten des Verbrennungsmotors (2) erzielt werden, das Planetengetriebe in eine eingerückte Position bewegt wird und das zweite Einrückmittel in die ausgerückte Position bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, für den Fall, dass das Planetengetriebe in die eingerückte Position gebracht oder darin gehalten wird und Informationen über eine Anfrage zur Vorbereitung auf das Ausschalten des Verbrennungsmotors (2) erzielt werden, das zweite Einrückmittel (32) in die ausgerückte Position bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, falls sich das Planetengetriebe in der freien Position befindet und ein schnell wechselndes Triebstrang-Drehmoment in dem Fahrzeug detektiert wird, das Planetengetriebe in die eingerückte Position bewegt wird.
Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, falls sich das Planetengetriebe in dem offenen Zustand befindet, die elektrische Maschine (9) in Bezug auf ein Element von dem Drehmoment oder der Motordrehzahl gesteuert wird, und der Verbrennungsmotor (2) in Bezug auf das andere Element von dem Drehmoment oder der Motordrehzahl gesteuert wird.
Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebsparameter die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors ist.
Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Betriebsparameter das entwickelte Drehmoment der elektrischen Maschine ist.
Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einrückmittel (33) angepasst ist, um das Hohlrad (11) und den Planetenradträger (12) zu verbinden, so dass sie sich zusammen drehen, wobei das Schalten von einer eingerückten Position in die ausgerückte Position Folgendes umfasst: – die elektrische Maschine (9) und der Verbrennungsmotor (2) werden in einen gegenseitigen drehmomentfreien Zustand gesteuert, und – das erste Einrückmittel (33) wird aus dem Eingriff mit dem Hohlrad (11) und dem Planetenradträger (12) derart gelöst, dass sich das Hohlrad (11) und der Planetenradträger (12) relativ zueinander frei drehen können.
Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einrückmittel (33) angepasst ist, um das Hohlrad (11) und den Planetenradträger (12) in der eingerückten Position zu steuern, so dass sie sich zusammen drehen, wobei das Schalten von der ausgerückten Position in die eingerückte Position Folgendes umfasst: – die elektrische Maschine (9) und der Verbrennungsmotor (2) werden auf eine synchrone Drehzahl gesteuert, und – das erste Einrückmittel (33) wird in Eingriff mit dem Hohlrad (11) und dem Planetenradträger (12) bewegt.
Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (2a) des Verbrennungsmotors mit dem Sonnenrad (10) derart verbunden ist, dass sie sich als eine Einheit mit einer ersten Drehzahl (n₁) drehen, die Antriebswelle (3a) des Getriebes mit dem Planetenradträger (12) derart verbunden ist, dass sie sich als eine Einheit mit einer zweiten Drehzahl (n₂) drehen, und der Rotor (9b) der elektrischen Maschine mit dem Hohlrad (11) derart verbunden ist, dass sich das Hohlrad (11) mit einer dritten Drehzahl (n₃) dreht.
Antriebssystem für ein Fahrzeug, wobei das Antriebssystem einen Verbrennungsmotor (2) mit einer Abtriebswelle (2a), ein Getriebe (3) mit einer Antriebswelle (3a), eine elektrische Maschine (9), die einen Stator (9a) und einen Rotor (9b) umfasst, und ein Planetengetriebe umfasst, das drei Bauteile in der Form eines Sonnenrads (10), eines Hohlrads (11) und eines Planetenradträgers (12) umfasst, wobei die Abtriebswelle (2a) des Verbrennungsmotors mit einem ersten der Bauteile in dem Planetengetriebe derart verbunden ist, dass eine Drehung dieser Welle zu einer Drehung dieses Bauteils führt, wobei die Antriebswelle des Getriebes (3a) mit einem zweiten der Bauteile in dem Planetengetriebe derart verbunden ist, dass eine Drehung dieser Weile zu einer Drehung dieses Bauteils führt, und wobei der Rotor (9b) der elektrischen Maschine mit einem dritten der Bauteile in dem Planetengetriebe derart verbunden ist, dass eine Drehung des Rotors zu einer Drehung dieses Bauteils führt, und wobei das Antriebssystem auch ein erstes Einrückmittel (33) umfasst, das zwischen einer eingerückten Position, in der zwei der Bauteile zusammen eingerückt sind, so dass sich die drei Bauteile (10–12) mit der gleichen Drehzahl drehen, und einer ausgerückten Position, in der sich die Bauteile mit verschiedenen Drehzahlen drehen können, bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem ein zweites Einrückmittel (32), das zwischen einer eingerückten Position, in der die Abtriebswelle (2a) des Verbrennungsmotors zusammen mit dem ersten Bauteil eingerückt ist, und einer ausgerückten Position, in der die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors von dem ersten Bauteil getrennt ist und sich unabhängig davon drehen kann, bewegt werden kann, und eine Steuervorrichtung (18), die angepasst ist, um Informationen über ein angefragtes Drehmoment für den Betrieb des Fahrzeugs, mindestens einen ersten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (2) und mindestens einen zweiten Betriebsparameter der elektrischen Maschine (9), zu empfangen, um das zweite Einrückmittel zu steuern, so dass es in seiner eingerückten Position gehalten wird, falls sich das erste Einrückmittel in seiner ausgerückten Position befindet, um zu bestimmen, ob das verfügbare Drehmoment von dem Verbrennungsmotor (2) und der elektrischen Maschine (9) ausreicht, um das angefragte Drehmoment mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position zu erreichen, und um den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe jeweils in einer ausgerückten Position und in der eingerückten Position, basierend auf dem ersten und dem zweiten Betriebsparameter zu bestimmen, umfasst, wobei die Steuervorrichtung (18) auch angepasst ist, falls das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor (2) und der elektrischen Maschine (9) für den Betrieb des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position ausreicht, und falls der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs mit dem Planetengetriebe in der ausgerückten Position niedriger als in der eingerückten Position ist, um das Planetengetriebe in die ausgerückte Position zu bringen und darin zu halten und die elektrische Maschine (9) und den Verbrennungsmotor (2) zu steuern, so dass das angefragte Drehmoment bereitgestellt wird, während sich das Planetengetriebe in der ausgerückten Position befindet und die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors bewahrt wird.
Antriebssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei das Antriebssystem Mittel zum Steuern der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (2) umfasst.
Antriebssystem für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei das Antriebssystem Mittel zum Steuern des Drehmoments der elektrischen Maschine (9) umfasst.
Computerprogramm, umfassend Computerprogrammcode, um zu bewirken, dass ein Computer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umsetzt, wenn der Computerprogrammcode in dem Computer ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, umfassend ein Datenspeichermittel, das von einem Computer lesbar ist, wobei der Computerprogrammcode eines Computerprogramms nach Anspruch 18 auf dem Datenspeichermedium gespeichert ist.
Fahrzeug, umfassend ein Antriebssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17.