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WO2007113288A1 - Fahrpedalaufsetzpunkt bei hybridfahrzeugen - Google Patents

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Publication number
WO2007113288A1
WO2007113288A1 PCT/EP2007/053205 EP2007053205W WO2007113288A1 WO 2007113288 A1 WO2007113288 A1 WO 2007113288A1 EP 2007053205 W EP2007053205 W EP 2007053205W WO 2007113288 A1 WO2007113288 A1 WO 2007113288A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
accelerator pedal
torque
insertion point
hybrid vehicle
electric machine
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2007/053205
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Glora
Jens-Werner Falkenstein
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2007113288A1 publication Critical patent/WO2007113288A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a at least one internal combustion engine and at least one electric machine having drive device of a hybrid vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, in which by driver side actuation of a freely adjustable between minimum position and maximum position
  • a drive torque is predetermined by this, wherein in the overrun mode of the hybrid vehicle, the minimum position of the control element at least one substantially from internal combustion engine and / or ancillary losses composed loss torque and at least one accelerator pedal insertion point offers.
  • Drive devices of the type mentioned are known.
  • the driver's request on the control element for example, on the accelerator pedal detected.
  • a driver's desired torque is determined by means of appropriate algorithms.
  • the drive unit is controlled so that the vehicle behavior corresponds to the desire of the driver.
  • the drive torque depending on the position of the control element can be present as a characteristic. Additional dependencies, for example of vehicle speed or speed of the internal combustion engine, can be entered in maps.
  • the direct dependence of the drive torque on the loss torque is the avoidance of a lower idle travel, that is, the drive of the vehicle responds to small settings of the control element by a corresponding increase in engine torque.
  • the loss torque depends on a large number of influencing variables, such as the speed of the internal combustion engine and its temperature, for example, in a diesel engine with a strong temperature-dependent friction in the cold state, unexpectedly large loss torques can occur Comfort of the driver is not acceptable.
  • a minimum value and / or a maximum value for the acceleration of the motor vehicle is determined and that the minimum value and / or the maximum value are each assigned to a limit of the control range of the control element. In this way it can be prevented that, for example when downhill an idle travel (way that the control element must be moved out of the minimum position until the engine a drive torque can be specified) and when driving uphill a dead path (way the control element to the maximum position can go without the drive torque changes) arises. Losses of the internal combustion engine and / or ancillaries are not taken into account here. Disclosure of the invention
  • the invention has the advantage that in a hybrid vehicle at minimum position of the control element in overrun a reproducible drive torque, regardless of the losses of the internal combustion engine and / or ancillary units, is present.
  • the accelerator pedal insertion point of the hybrid vehicle is influenced by means of an additional electric machine torque of the electric machine. Bring the driver the control element in its minimum position, the drive device is in overrun mode, that is in the internal combustion engine ignitions or injections into the cylinder more instead, and the engine is dragged.
  • the driver feels a delay, since the loss of torque caused by the internal combustion engine and its accessories has a negative effect on the drive torque, for example, at a cold start of the internal combustion engine, the friction losses and the resulting loss torque are much higher than in a warmed-up engine. Depending on the operating state, the intensity of the deceleration can therefore vary, which the driver may find uncomfortable.
  • the electric machine By operating the drive device of a hybrid vehicle according to the invention, the electric machine can be controlled such that the sensed deceleration is always reproducible for the driver.
  • the respective accelerator pedal insertion point is above or below the torque loss.
  • the respective accelerator pedal insertion point lies within a range which can be realized with the electrical machine and, if appropriate, the electrical components associated with it at the respective point in time.
  • the electrical components are for example a electrical storage that is discharged during motor operation of the electric machine and charged during regenerative operation. Since the capacity of the electrical storage during charging and discharging is limited, it makes sense to lay the accelerator pedal insertion point within a range that does not overwhelm the capacity of the memory, otherwise a lower free travel can not be avoided, so small settings of the control effect on the drive torque, or the memory is overloaded.
  • At least one accelerator pedal insertion point is present, in which the electric machine is operated as a generator.
  • the recuperation potential of the electrical machine can be used.
  • Accelerator pedal insertion point is specified, so that there is always the same (negative) drive torque in overrun mode.
  • the accelerator pedal insertion point is predefined as a function of a rotational speed in the drive train of the drive device, such as, for example, the rotational speed of the internal combustion engine or the electrical machine.
  • a rotational speed in the drive train of the drive device such as, for example, the rotational speed of the internal combustion engine or the electrical machine.
  • the driver may expect different deceleration behavior in different gears.
  • a speed-dependent limitation of the recuperation potential can be taken into account.
  • the accelerator pedal insertion point is predefined as a function of the vehicle speed of the hybrid vehicle.
  • the deceleration of the hybrid vehicle can be adapted to the speed and an optimal deceleration behavior can be realized.
  • a speed and thus gear-independent deceleration behavior can be achieved, which is particularly advantageous in automated transmissions.
  • the reproducible vehicle drive torque always has the same size, regardless of state changes, such as a gear change of a transmission of the hybrid vehicle.
  • Accelerator pedal insertion point is specified in dependence on a Rekuperationsmoment.
  • the recuperation torque is greatly increased by, for example, switching off ancillaries or consumers, ie by reducing losses, so that the deceleration torque continues for the driver remains reproducible. Under certain circumstances, this leads to a very heavy load on the electrical machine or its associated electrical components, such as an electrical storage.
  • the accelerator pedal insertion point is predefined as a function of the recuperation torque, an overload of the electrical accumulator is avoided, for example, by a suitable specification of the recuperation torque.
  • the recuperation torque here thus represents a virtual moment, which is used to calculate an accelerator pedal insertion point, which causes a corresponding (regenerative) torque of the electric machine.
  • the recuperation torque is predetermined as a function of a drag torque of the internal combustion engine, wherein the drag torque corresponds to the torque loss of the internal combustion engine in overrun mode.
  • the drag torque is particularly dependent on the speed and the temperature of the internal combustion engine.
  • the recuperation torque is predetermined as a function of at least one accessory torque of the drive device.
  • the recuperation torque is predefined as a function of at least one electrical system of the hybrid vehicle. It is particularly advantageous if the recuperation torque is predetermined in such a way that the electric machine produces at least as much energy that the vehicle electrical system is still sufficiently supplied.
  • the power supply of the electrical system also includes the power supply of the connected units. It is also advantageous to specify such a Rekuperationsmoment that the on-board network or the associated units are not overloaded.
  • the recuperation torque is limited in the idling speed range of the internal combustion engine, so that at least the electrical system is sufficiently supplied.
  • the recuperation torque in idling speed range is advantageously set equal to zero.
  • the recuperation torque is specified as a characteristic field and / or characteristic curve.
  • the map and / or the characteristic curve can be stored in a memory of a control unit of the hybrid vehicle.
  • the characteristic field and / or the characteristic curve are predefined as a function of a rotational speed of the drive train, such as, for example, the rotational speed of the internal combustion engine or of the electrical machine.
  • the recuperation torque is determined by means of a calculation rule during operation of the hybrid vehicle, for example, the power requirements of the electrical system in a moment, taking into account the idling speed range, converted and wherein a high drag torque of the internal combustion engine, for example, during a cold start, and Loss moments of the ancillaries are taken into account by reducing the Rekuperationsmoments.
  • a calculation rule during operation of the hybrid vehicle for example, the power requirements of the electrical system in a moment, taking into account the idling speed range, converted and wherein a high drag torque of the internal combustion engine, for example, during a cold start, and Loss moments of the ancillaries are taken into account by reducing the Rekuperationsmoments.
  • a high drag torque of the internal combustion engine for example, during a cold start
  • Loss moments of the ancillaries are taken into account by reducing the Rekuperationsmoments.
  • Particularly advantageous is a combination of an example applied Rekuperationsmoment in the form
  • Recuperation performance of the electric machine can be avoided or approved.
  • a positive touchdown point at low speeds possible.
  • the behavior is similar to the conventional vehicle. There is no need to change the structure of the software to perform this function. In this case, there is a deactivation of the speed controller to avoid interactions.
  • a HillHolder functionality can be realized when using a speed controller with a suitable release behavior and target speed 0 rpm. It is advantageous to avoid friction and efficiency losses in the starting element.
  • Figure 1 shows a method for controlling the hybrid drive, wherein the
  • Accelerator setting point the states: fixed, depending on the speed of the internal combustion engine or the speed of the hybrid vehicle, has,
  • FIG 2 shows the method of Figure 1, wherein the
  • Accelerator pedal insertion point is limited to adjustable torques
  • FIG. 3 shows a table which illustrates the problem with a fixed touchdown point
  • Figure 4 shows a method for controlling the hybrid drive under
  • FIG. 6 shows two embodiments for starting operations at
  • Figure 6a shows the behavior at high and Figure 6b at low speeds / speeds.
  • Figure 1 shows an operating scheme of the drive device of a hybrid vehicle having an internal combustion engine 11 and an electric machine 13, the output shafts are operatively connected to each other.
  • 1 shows an element 1 and an element 2, each having a directed connection 3, 4 to a connection point 5, which has a connection 6 to an element 7, from which a connection 8 leads to the element 9, from which a connection 10 leads to the internal combustion engine 11, and a further connection 12 to the electric machine 13.
  • Element 1 represents a map in which a moment M, which may be present as a wheel, transmission output or clutch torque, via an accelerator pedal position F in dependence on a further variable, such as the speed n of the internal combustion engine or the vehicle speed v, is plotted , where three curves are exemplified, one of which has its origin in the axbox and initially rises steeply before it becomes flatter and almost parallel to the abscissa. Two further curves are drawn, which also have their origin at the intersection of ordinate and abscissa, but have different starting points on the third axis, with the increase of the third value (engine speed n, vehicle speed v), the initial slope is lower and the curves in the further Course lie below the first curve.
  • the element 1 thus represents the stored in the control unit of the drive device map is back-gripped when the driver
  • Desired moment by the position of the control element or the accelerator pedal pretends.
  • Element 2 represents an exemplary characteristic of accelerator landing point A.
  • the accelerator pedal insertion point A On the ordinate the accelerator pedal insertion point A is plotted and on the abscissa the velocity v of the hybrid vehicle is plotted.
  • the characteristic of the accelerator pedal insertion point A can also be plotted on the speed. The characteristic starts below the abscissa and runs in a slight slope which decreases with increasing velocity v, whereby it does not intersect the abscissa.
  • the element 2 characterizes the accelerator pedal insertion point A, which is predefined, for example, as shown in the diagram, as a function of the speed of the hybrid vehicle.
  • the curve of the touchdown point can be designed so that the deceleration behavior of the hybrid vehicle at slow
  • the accelerator pedal insertion point could for example also be predefined as a function of the rotational speed of the internal combustion engine or fixed.
  • the element 7 characterizes the summed from the connection 6 of the element 1 with the element 2 summed desired moment, which can be specified by the driver via the control element.
  • the driver's desired torque FWM is plotted in the diagram as a curve on the accelerator pedal position F, for example. The curve begins on the ordinate below the abscissa, has a high slope at first, and approaches asymptotically to a value above the abscissa in the further course.
  • the origin on the ordinate point of the curve is referred to here as the accelerator pedal insertion point A.
  • the element 7 thus represents - as already said - the driver's desired torque depending on the accelerator pedal position, wherein not getretenem accelerator pedal (accelerator pedal insertion point A), the driver's desired torque FWM is negative, since it is the losses of the internal combustion engine and / or the ancillaries and a moment of electrical machine.
  • the element 9 represents a control that controls the internal combustion engine 11 and the electric machine 13 on the basis of the position of the operating element and the abovementioned characteristic curves.
  • the hybrid vehicle If the hybrid vehicle is in motion and the driver brings the control element into its minimum position or does not actuate the accelerator pedal, then it gives the drive device, as shown in element 7, a negative desired torque (accelerator pedal attachment point A).
  • a coming from the engine torque is negative if no injections and / or ignitions take place in the engine and the internal combustion engine is dragged, with losses (especially friction and Ladungs celuxe the engine and losses of ancillary equipment), resulting in a negative moment impact.
  • the controller 9 causes the electric machine 13 to compensate for the difference between the lost torque and the accelerator pedal attachment point A. In this case, the electric machine 13 motor, when the loss moment is higher in magnitude than the accelerator pedal insertion point, or as a generator, when the accelerator pedal insertion point has a higher delay than can be achieved by the torque loss operated.
  • Figure 2 shows the same process scheme as in Figure 1 with the difference that in the connection 4 between the element 2 and the connection point 5 is still an element 14 interposed therebetween.
  • the exemplary characteristic has its origin on the ordinate, but otherwise has the same course.
  • the element 14 limits the accelerator pedal attachment point to adjustable torques that can be realized with the electric machine and its associated electrical components as well as the internal combustion engine with the ancillaries. As a result, it is possible to prevent a so-called free travel, in which small adjustments of the operating element or small accelerator pedal angles (positions F) have no effect on the drive torque.
  • the electrical storage of the electric machine can not be overloaded and also not be discharged so that the electrical machine can no longer set the desired moment.
  • FIG. 3 illustrates in a table the problem that can arise when an accessory is switched on or off.
  • exemplary torque losses of the internal combustion engine together with the ancillary units 31, for a fixed accelerator start point 32 and for a required Rekuperationsmoment 33 shown, which are dependent on whether ancillaries are switched on in a first case 34 or switched off in a second case 35, wherein the fixed accelerator pedal insertion point 32 is the same for the two cases 34 and 35. It can be seen that in order to obtain a fixed accelerator pedal insertion point 32, the
  • recuperation torque 33 must be greatly increased when the ancillaries 31 are switched off and provide a lower loss torque.
  • the greatly increased recuperation torque 33 leads to the fact that, for example, an electrical energy storage belonging to the electrical machine is overloaded.
  • the accelerator pedal insertion point A is specified as a function of a (virtual) recuperation torque.
  • FIG. 4 shows the operating scheme for the drive train of a
  • Hybrid vehicle of Figure 1, wherein the Wirkschema instead of the element 2 has an element 36 which represents the torque losses of the internal combustion engine and the ancillaries, and an element 37, which represents the recuperation, which taken from an applied map or a characteristic curve 38 and / or is calculated, wherein the Rekuperationsmoment is limited depending on aggregate boundaries 39.
  • the element 36 is connected via a connection 40 to the adding point 5, from which a connection 41 leads to a further adding point 42, from which a connection 43 leads to the element 7. From the element 37, a connection 44 also leads to the connection point 42.
  • a connection 44 also leads to the connection point 42.
  • the recuperation torque 37 is selected such that, for example, an electric energy storage belonging to the electric machine 13 is not overloaded, and / or that an electrical system of the hybrid vehicle is just being supplied with sufficient current. If the recuperation torque is determined in such a way that the resulting accelerator pedal insertion point is within the control range of the units, a lower dead path in the accelerator pedal is avoided.
  • the map or the characteristic curve 38 are preferably predetermined as a function of the rotational speed of the engine 11, wherein the recuperation torque 37 advantageously limited at idle speed range, so that at least the electrical system is supplied with sufficient energy, or equal to zero, so that no conflict with an idle controller Internal combustion engine and / or the electric machine 11 is formed.
  • a calculation rule for calculating the recuperation torque 37 is designed so that also different parameters, such as aggregate limits 39, are taken into account.
  • the recuperation torque is determined by a combination of the map or the characteristic 38 and the calculation rule.
  • FIG. 5 shows an example, step-by-step approach.
  • first of all a recuperation torque is predefined on the basis of the characteristic map or the characteristic curve 38, this being in particular dependent on the rotational speed of the internal combustion engine 11.
  • the drag torque of the internal combustion engine 11 is optionally taken into account by the calculation rule, by specifying 52 an upper and lower limit for the recuperation torque. This is especially important for highly temperature-dependent drag torques.
  • the recuperation torque is reduced, so that no excessively high deceleration torque acts on the hybrid vehicle.
  • the calculation requirement then optionally takes into account the torque requirement of the ancillary units through a specification 54 of a limitation for the recuperation torque.
  • a fourth step 55 is then by the calculation rule, also optional, the Rekuperationsmoment depending on on-board and
  • Aggregate limits are limited by a default 56.
  • the Rekuperationsmoment is limited so that the resulting accelerator pedal insertion point A allows a just sufficient supply to the electrical system.
  • the recuperation torque determined in this way is then calculated into the accelerator pedal insertion point A via the connection 44, as shown in FIG.
  • temperature-dependent fluctuations in the drag torque of the internal combustion engine 11 and a switching on and / or off ancillary units can be taken into account so that a strongly fluctuating recuperation of the electric machine 13 is avoided or allowed.
  • FIG. 6 shows an example of a hybrid vehicle which permits purely electrical operation.
  • the relationships between torque M, driver desired torque FWM and accelerator pedal position as a function of the speed n and optionally the speed v are shown in FIGS. 6 a and 6 b.
  • the relationships are to be understood in accordance with FIG.
  • a virtual accelerator pedal insertion point vA can be input via the connection 4 and the connection point 5.
  • Accelerator pedal insertion point vA can be entered via the connection 4.
  • Examples include a torque converter in the automatic transmission or a clutch in the automated manual transmission or a dual-clutch transmission.
  • the state corresponds to the "stop" state in the case of a stop / start system, as soon as the driver requests starting, for example by releasing the brake and speed / speed being less than a threshold, or actuating the accelerator pedal and the speed is less than one Threshold, is determined, ensures a positive accelerator pedal insertion point with closed / bridged starting element as well as deactivated
  • Speed controller for a positive electric motor torque which in turn has a positive wheel torque result.
  • the deactivation of the speed controller can also be performed by specifying the target speed 0 in combination with a suitable release behavior, as is known from the conventional vehicle. This can also prevent rolling back of the vehicle when starting on the mountain (HillHolder functionality via speed control). In any case, the starting behavior is similar to the conventional vehicle. With increasing speed is the
  • start-up procedure As an example of a start-up procedure, the start-up procedure with an electric vehicle or a hybrid vehicle in electrical operation is described below:
  • Driving speed / speed greater threshold: There is a negative accelerator pedal insertion point, when the accelerator pedal is not actuated, there is a negative electric motor torque and a negative wheel torque. The behavior is similar to a conventional vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben einer mindestens eine Brennkraftmaschine (11) und mindestens eine elektrische Maschine (13) aufweisenden Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid-Kraf tfahrzeugs, bei denen durch fahrerseitige Betätigung eines zwischen Minimal Stellung und Maximalstellung frei einstellbaren Bedienelements der Antriebsvorrichtung ein Antriebsmoment von dieser vorgebbar ist, wobei im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs die Minimalstellung des Bedienelements mindestens einem sich im Wesentlichen aus Brennkraftmaschinen- und/oder Nebenaggregatsverlusten zusammensetzenden Verlustmoment entspricht und mindestens einen Fahrpedalauf setzpunkt (2) bildet. Es ist vorgesehen, dass im Schubbetrieb ein reproduzierbares Fahrzeugantriebsmoment des Hybridfahrzeugs bei Minimalstellung des Bedienelements durch die Beeinflussung des Fahrpedalauf setzpunktes mittels eines zusätzlichen Elektromaschinenmoments der elektrischen Maschine vorliegt. Zusätzlich werden bei Fahrzeugen, die rein elektrischen Betrieb erlauben Möglichkeiten des Anfahrens mittels Festlegens eines speziellen Fahrpedalauf setzpunktes gegeben.

Description

Beschreibung
Fahrpedalaufsetzpunkt bei Hybridfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mindestens eine Brennkraftmaschine und mindestens eine elektrische Maschine aufweisenden Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid kraftfahrzeugs, bei dem durch fahrerseitige Betätigung eines zwischen Minimalstellung und Maximalstellung frei einstellbaren
Bedienelements der Antriebsvorrichtung ein Antriebsmoment von dieser vorgebbar ist, wobei im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs die Minimalstellung des Bedienelements mindestens einem sich im Wesentlichen aus Brennkraftmaschinen- und/oder Nebenaggregatsverlusten zusammensetzenden Verlustmoment entspricht und mindestens einen Fahrpedalaufsetzpunkt bietet.
Stand der Technik
Antriebsvorrichtungen der genannten Art sind bekannt. Dabei wird im Steuergerät des Fahrzeugs der Fahrerwunsch am Bedienelement, zum Beispiel am Fahrpedal, erfasst. Aus der Stellung des Bedienelementes wird mittels entsprechender Algorithmen ein Fahrerwunschmoment ermittelt. Anschließend wird die Antriebseinheit so angesteuert, dass das Fahrzeugverhalten dem Wunsch des Fahrers entspricht. Bei konventionellen Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor kann das Antriebsmoment in Abhängigkeit der Stellung des Bedienelements (Fahrpedalwinkel) als Kennlinie vorliegen. Zusätzliche Abhängigkeiten, zum Beispiel von Fahrzeuggeschwindigkeit oder Drehzahl der Brennkraftmaschine, können in Kennfelder eingetragen werden. Diese Kennlinien oder -felder beinhalten nur positive Momente, das heißt, dass Verluste, die sich im Wesentlichen aus den Motorverlusten wie Reibung und Ladungswechsel sowie Nebenaggregatsverlusten zusammensetzen, nicht in den Kennlinien oder -feldern, sondern nur durch Addition berücksichtigt werden. Befindet sich das Fahrzeug im Schubbetrieb, das heißt das Bedienelement befindet sich in Minimalstellung und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist größer Null, so bildet das Verlustmoment der Brennkraftmaschinen- und/oder der Nebenaggregatsverluste einen Fahrpedalaufsetzpunkt. Der Fahrer kann also mittels Einstellung des Bedienelementes zwischen der Minimalstellung, der dem Fahrpedalaufsetzpunkt beziehungsweise dem Verlustmoment der Brennkraftmaschinen- und/oder Nebenaggregatsverluste entspricht, und einer Maximalstellung, die dem Maximalmoment der Brennkraftmaschine entspricht, wählen. Vorteil der direkten Abhängigkeit des Antriebsmoments vom Verlustmoment ist die Vermeidung eines unteren Leerwegs, das heißt der Antrieb des Fahrzeugs reagiert auch auf kleine Einstellungen des Bedienelementes durch eine entsprechende Erhöhung des Motormoments. Da das Verlustmoment aber von einer großen Anzahl von Einflussgrößen, wie zum Beispiel der Drehzahl der Brennkraftmaschine und ihrer Temperatur, abhängig ist, kann es, zum Beispiel, bei einem Dieselmotor mit stark temperaturabhängiger Reibung im kalten Zustand zu unerwartet großen Verlustmomenten kommen, die für das Komfortbefinden des Fahrers nicht akzeptabel sind.
Es ist auch bekannt (DE-OS 102 33 576), dass zur Erhöhung des
Fahrkomforts in Abhängigkeit eines momentanen Fahrwiderstands ein Minimalwert und/oder ein Maximalwert für die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird und dass der Minimalwert und/oder der Maximalwert jeweils einer Grenze des Stellbereichs des Bedienelementes zugeordnet werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass zum Beispiel bei Bergabfahrt ein Leerweg (Weg, den das Bedienelement aus der Minimalstellung herausbewegt werden muss, bis der Brennkraftmaschine ein Antriebsmoment vorgegeben werden kann) und bei Bergauffahrt ein Totweg (Weg, den das Bedienelement bis zur Maximalstellung gehen kann, ohne dass sich das Antriebsmoment verändert) entsteht. Verluste der Brennkraftmaschine und/oder Nebenaggregate werden hierbei nicht berücksichtigt. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei einem Hybridfahrzeug bei Minimalstellung des Bedienelements im Schubbetrieb ein reproduzierbares Antriebsmoment, unabhängig von den Verlusten der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate, vorliegt. Im Schubbetrieb wird dafür der Fahrpedalaufsetzpunkt des Hybridfahrzeugs mittels eines zusätzlichen Elektromaschinenmoment der elektrischen Maschine beeinflusst. Bringt der Fahrer das Bedienelement in seine Minimalstellung, so geht die Antriebsvorrichtung in Schubbetrieb, das heißt im Verbrennungsmotor finden keine Zündungen beziehungsweise Einspritzungen in die Zylinder mehr statt, und der Motor wird mitgeschleppt. Der Fahrer verspürt dabei eine Verzögerung, da das von der Brennkraftmaschine und seinen Nebenaggregaten bewirkte Verlustmoment sich negativ auf das Antriebsmoment auswirkt, wobei zum Beispiel bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Reibungsverluste und das dadurch resultierende Verlustmoment wesentlich höher sind als bei einem warmgelaufenen Motor. Je nach Betriebszustand kann also die Stärke der Verzögerung variieren, was vom Fahrer als unangenehm empfunden werden kann. Durch ein Betreiben der Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs gemäß der Erfindung kann die elektrische Maschine so gesteuert werden, dass die gespürte Verzögerung für den Fahrer stets reproduzierbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt der jeweilige Fahrpedalaufsetzpunkt oberhalb oder unterhalb des Verlustmoments. Durch die Ansteuerung der elektrischen Maschine kann also das vom Fahrer gespürte Verzögerungsmoment größer oder kleiner als die eigentlichen Verlustmomente der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate sein. Dies ermöglicht eine optimale Einstellung für das Verzögerungsverhalten des Hybridfahrzeugs.
Es ist vorteilhaft, wenn der jeweilige Fahrpedalaufsetzpunkt innerhalb eines Bereichs liegt, der mit der elektrischen Maschine und gegebenenfalls der ihr zugeordneten elektrischen Komponenten im jeweiligen Zeitpunkt realisierbar ist. Die elektrischen Komponenten sind zum Beispiel ein elektrischer Speicher, der beim motorischen Betrieb der elektrischen Maschine entladen und beim generatorischen Betrieb geladen wird. Da die Kapazität des elektrischen Speichers beim Laden und Entladen begrenzt ist, ist es sinnvoll, den Fahrpedalaufsetzpunkt innerhalb eines Bereiches zu legen, der die Kapazität des Speichers nicht überfordert, da sonst ein unterer Leerweg nicht vermieden werden kann, also kleine Einstellungen des Bedienelementes keine Wirkung auf das Antriebsmoment haben, oder der Speicher überlastet wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Fahrpedalaufsetzpunkt vorliegt, in dem die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird. Dadurch kann das Rekuperationspotential der elektrischen Maschine genutzt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der
Fahrpedalaufsetzpunkt vorgegeben wird, so dass stets dasselbe (negative) Antriebsmoment im Schubbetrieb vorliegt.
Es ist vorteilhaft, wenn der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit einer Drehzahl im Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung, wie zum Beispiel der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der elektrischen Maschine, vorgegeben wird. So kann, zum Beispiel, bei einem Hybridfahrzeug mit Handschaltgetriebe der Fahrer in unterschiedlichen Gängen unterschiedliches Verzögerungsverhalten erwarten. Darüber hinaus kann eine drehzahlabhängige Limitierung des Rekuperationspotentials berücksichtigt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs vorgegeben wird. Dadurch kann die Verzögerung des Hybridfahrzeugs der Geschwindigkeit angepasst und ein optimales Verzögerungsverhalten realisiert werden. So kann ein drehzahl- und damit gangunabhängiges Verzögerungsverhalten erreicht werden, was insbesondere bei automatisierten Getrieben von Vorteil ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das reproduzierbare Fahrzeugantriebsmoment stets dieselbe Größe aufweist, unabhängig von Zustandsänderungen, wie zum Beispiel einem Gangwechsel eines Getriebes des Hybridfahrzeuges. Durch eine schnelle Änderung des Kupplungsmoments in Abhängigkeit von der Übersetzung des Getriebes kann ein konstantes Radmoment gewährleistet werden. Die schnelle Änderung des Kupplungsmoments kann dabei durch die elektrische Maschine bewerkstelligt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit von einem Rekuperationsmoment vorgegeben wird. Beim Betreiben der Antriebsvorrichtung des Hybridfahrzeugs in einem Betriebspunkt, in dem ein konstanter Fahrpedalaufsetzpunkt gefordert wird, kann es geschehen, dass durch beispielsweise Abschalten von Nebenaggregaten beziehungsweise Verbrauchern, also durch Verringerung von Verlusten, das Rekuperationsmoment stark erhöht wird, sodass das Verzögerungsmoment für den Fahrer weiterhin reproduzierbar bleibt. Dies führt unter Umständen zu einer sehr starken Belastung der elektrischen Maschine beziehungsweise der ihr zugeordneten elektrischen Komponenten, wie zum Beispiel ein elektrischer Speicher. Wird der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit von dem Rekuperationsmoment vorgegeben, so wird durch eine geeignete Vorgabe des Rekuperationsmoments beispielsweise eine Überlastung des elektrischen Speichers vermieden. Wobei das Rekuperationsmoment hier also ein virtuelles Moment darstellt, welches zur Berechnung eines Fahrpedalaufsetzpunktes dient, der ein entsprechendes (generatorisches) Moment der elektrischen Maschine bewirkt.
Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit eines Schleppmoments der Brennkraftmaschine vorgegeben, wobei das Schleppmoment dem Verlustmoment der Brennkraftmaschine im Schubbetrieb entspricht. Das Schleppmoment ist dabei insbesondere abhängig von der Drehzahl und der Temperatur der Brennkraftmaschine. Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von mindestens einem Nebenaggregatmoment der Antriebsvorrichtung vorgegeben. Durch die Berücksichtigung des Schleppmoments der Brennkraftmaschine und des mindestens einen Nebenaggregatmoments wird ein weitestgehend reproduzierbares Verzögerungsmoment des Hybridfahrzeugs gewährleistet.
Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von mindestens einem Bordnetz des Hybridfahrzeugs vorgegeben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn des Rekuperationsmoment so vorgegeben wird, dass die elektrische Maschine mindestens so viel Energie produziert, dass das Bordnetz gerade noch ausreichend versorgt wird. Die Energieversorgung des Bordnetzes schließt dabei auch die Energieversorgung der daran angeschlossenen Aggregate ein. Es ist auch von Vorteil, ein derartiges Rekuperationsmoment vorzugeben, dass das Bord netz beziehungsweise die zugehörigen Aggregate nicht überlastet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Rekuperationsmoment im leerlaufnahem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine begrenzt, so dass zumindest das Bordnetz ausreichend versorgt wird.
Um einen Konflikt mit einem Leerlaufregler, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine im Leerlauf konstant hält, zu vermeiden, wird das Rekuperationsmoment im leerlaufnahen Drehzahlbereich vorteilhafterweise gleich null gesetzt.
Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment als Kennfeld und/oder Kennlinie vorgegeben. Das Kennfeld und/oder die Kennlinie können dabei in einem Speicher einer Steuereinheit des Hybridfahrzeugs abgelegt werden. Vorteilhafterweise wird das Kennfeld und/oder die Kennlinie in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Antriebsstrangs, wie zum Beispiel von der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder von der elektrischen Maschine, vorgegeben. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Rekuperationsmoment mittels einer Berechnungsvorschrift im laufenden Betrieb des Hybridfahrzeugs ermittelt, wobei beispielsweise die Leistungsanforderungen des Bordnetzes in ein Moment, unter Berücksichtigung des leerlaufnahen Drehzahlbereichs, umgerechnet wird und wobei ein hohes Schleppmoment der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einem Kaltstart, und Verlustmomente der Nebenaggregate durch Verringerung des Rekuperationsmoments berücksichtigt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination aus einem beispielsweise applizierten Rekuperationsmoment in Form der
Kennlinie beziehungsweise des Kennfelds und einer Berechnungsvorschrift zur Begrenzung des Rekuperationsmoments.
Somit kann eine durch Zu- und Abschalten von Verbrauchern beziehungsweise Nebenaggregaten stark schwankende
Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine vermieden oder zugelassen werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist für Fahrzeuge, bei denen ein rein elektrischer Betrieb zugelassen ist, elektrisches Anfahren durch
Vorgabe eines positiven Aufsetzpunkts bei niedrigen Drehzahlen möglich. Das Verhalten ist dabei ähnlich wie beim konventionellen Fahrzeug. Es ist für die Realisierung dieser Funktion keine Änderung der Struktur der Software erforderlich. Dabei erfolgt eine Deaktivierung des Drehzahlreglers zur Vermeidung von Wechselwirkungen. In vorteilhafter Weise kann eine HillHolder-Funktionalität bei Verwendung eines Drehzahlreglers mit geeignetem Ablöseverhalten und Solldrehzahl 0 U/min realisiert werden. Von Vorteil ist die Vermeidung von Reibungs- und Wirkungsgradverlusten im Anfahrelement.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Verfahren zur Steuerung des Hybridantriebs, wobei der
Fahrpedalaufsetzpunkt die Zustände: fix, von der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs abhängig, aufweist,
Figur 2 das Verfahren gemäß Figur 1, wobei der
Fahrpedalaufsetzpunkt auf stellbare Momente limitiert wird,
Figur 3 eine Tabelle, die die Problematik bei einem fixem Aufsetzpunkt verdeutlicht,
Figur 4 ein Verfahren zur Steuerung des Hybridantriebs unter
Vorgabe eines Rekuperationsmoments und
Figur 5 ein Verfahren zur Bestimmung des Rekuperationsmoments.
Figur 6 zwei Ausführungsbeispiele für Anfahrvorgänge bei
Fahrzeugen, bei denen rein elektrischer Betrieb möglich ist. Dabei zeigt Figur 6a das Verhalten bei hohen und Figur 6b bei niedrigen Drehzahlen/Geschwindigkeiten.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Figur 1 zeigt ein Wirkschema der Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, die eine Brennkraftmaschine 11 und eine elektrische Maschine 13 aufweist, deren Abtriebswellen miteinander wirkverbunden sind. Insbesondere stellt das Wirkschema die Ansteuerung der Antriebsmaschinen dar. Dabei zeigt Figur 1 ein Element 1 und ein Element 2, die jeweils eine gerichtete Verbindung 3, 4 zu einem Verbindungspunkt 5 aufweisen, der eine Verbindung 6 zu einem Element 7 aufweist, von dem eine Verbindung 8 zu dem Element 9 geht, von dem eine Verbindung 10 zu der Brennkraftmaschine 11, und eine weitere Verbindung 12 zu der elektrischen Maschine 13 führt. Element 1 stellt ein Kennfeld dar, bei dem ein Moment M, das als Rad-, Getriebeausgangs- oder Kupplungsmoment vorliegen kann, über eine Fahrpedalstellung F in Abhängigkeit einer weiteren Größe, wie zum Beispiel der Drehzahl n der Brennkraftmaschine oder der Fahrzeuggeschwindigkeit v, aufgetragen ist, wobei drei Kurven beispielhaft dargestellt sind, von denen eine im Achsenkreuz ihren Ursprung hat und zunächst steil ansteigt, bevor sie flacher wird und fast parallel zur Abszisse verläuft. Zwei weitere Kurven sind eingezeichnet, die ihren Ursprung zwar auch im Schnittpunkt von Ordinate und Abszisse haben, aber auf der dritten Achse unterschiedliche Startpunkte aufweisen, wobei mit Zunahme des dritten Wertes (Brennkraftmaschinendrehzahl n, Fahrzeuggeschwindigkeit v) die Anfangssteigung geringer wird und die Kurven im weiteren Verlauf unterhalb der ersten Kurve liegen. Das Element 1 stellt somit das im Steuergerät der Antriebsvorrichtung hinterlegte Kennfeld dar, auf das zurück-gegriffen wird, wenn der Fahrer ein
Wunschmoment durch die Stellung des Bedienelementes beziehungsweise des Fahrpedals vorgibt.
Element 2 stellt eine beispielhafte Kennlinie des Fahrpedalaufsetzpunktes A dar. Auf der Ordinate ist der Fahrpedalaufsetzpunkt A und auf der Abszisse die Geschwindigkeit v des Hybridfahrzeugs aufgetragen. Alternativ dazu kann die Kennlinie des Fahrpedalaufsetzpunktes A auch über die Drehzahl aufgetragen werden. Die Kennlinie beginnt unterhalb der Abszisse und verläuft in einer leichten Steigung die mit zunehmender Geschwindigkeit v abnimmt, wobei sie die Abszisse nicht schneidet. Damit charakterisiert das Element 2 den Fahrpedalaufsetzpunkt A, der zum Beispiel wie in dem Diagramm gezeigt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs vorgegeben wird. Die Kennlinie des Aufsetzpunktes kann dabei so ausgelegt werden, dass das Verzögerungsverhalten des Hybridfahrzeugs bei langsamen
Geschwindigkeiten stärker ausfällt als bei hohen Geschwindigkeiten. Dadurch kann es optimal auf das Hybridfahrzeug und/oder den Fahrer angepasst werden. Alternativ dazu könnte der Fahrpedalaufsetzpunkt zum Beispiel auch in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder fix vorgegeben sein. Das Element 7 charakterisiert das aus der Verbindung 6 des Elementes 1 mit dem Element 2 resultierende summierte Wunschmoment, welches vom Fahrer über das Bedienelement vorgegeben werden kann. Dafür ist in dem Diagramm das Fahrerwunschmoment FWM beispielhaft als Kurve über die Fahrpedalstellung F aufgetragen. Die Kurve beginnt auf der Ordinate unterhalb der Abszisse, weist zu-nächst eine hohe Steigung auf und nähert sich im weiteren Verlauf fast asymptotisch einem über der Abszisse liegenden Wert an. Der auf der Ordinate liegende Ursprungspunkt der Kurve wird hierbei als Fahrpedalaufsetzpunkt A bezeichnet. Das Element 7 stellt also - wie bereits gesagt - das Fahrerwunschmoment in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung dar, wobei bei nicht getretenem Fahrpedal (Fahrpedalaufsetzpunkt A) das Fahrerwunschmoment FWM negativ ist, da es sich aus den Verlusten der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate sowie einem Moment der elektrischen Maschine zusammensetzt.
Das Element 9 stellt eine Steuerung dar, die auf Basis der Stellung des Bedienelementes und der oben genannten Kennlinien die Brennkraftmaschine 11 und die elektrische Maschine 13 ansteuert.
Befindet sich das Hybridfahrzeug in Bewegung und bringt der Fahrer das Bedienelement in seine Minimalstellung beziehungsweise betätigt er nicht das Fahrpedal, so gibt er der Antriebsvorrichtung, wie in Element 7 dargestellt, ein negatives Wunschmoment (Fahrpedalaufsetzpunkt A) vor. Ein von der Brennkraftmaschine kommendes Moment kann ist dann negativ, wenn in der Brennkraftmaschine keine Einspritzungen und/oder Zündungen stattfinden und die Brennkraftmaschine mitgeschleppt wird, wobei Verluste (insbesondere Reibungs- und Ladungswechselverluste der Brennkraftmaschine sowie Verluste der Nebenaggregate) entstehen, die sich als negatives Moment auswirken. Entspricht das resultierende Moment beziehungsweise Verlustmoment der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate nicht dem Wert der in Element 2 dargestellten Kennlinie, so bewirkt die Steuerung 9, dass die elektrische Maschine 13 die Differenz von dem Verlustmoment und dem Fahrpedalaufsetzpunkt A ausgleicht. Dabei kann die elektrische Maschine 13 motorisch, wenn das Verlustmoment betragsmäßig höher als der Fahrpedalaufsetzpunkt ist, oder generatorisch, wenn der Fahrpedalaufsetzpunkt eine höhere Verzögerung aufweist als durch das Verlustmoment erreicht werden kann, betrieben werden.
Figur 2 zeigt das gleiche Verfahrensschema wie in Figur 1 mit dem Unterschied, dass in die Verbindung 4 zwischen dem Element 2 und dem Verbindungspunkt 5 noch ein Element 14 dazwischengeschaltet ist. Die beispielhafte Kennlinie hat dabei ihren Ursprung auf der Ordinate, weist aber sonst den selben Verlauf auf. Das Element 14 limitiert den Fahrpedalaufsatzpunkt auf stellbare Momente, die mit der elektrischen Maschine und der ihr zugeordneten elektrischen Komponenten sowie der Brennkraftmaschine mit den Nebenaggregaten realisierbar sind. Dadurch kann verhindert werden, dass ein so genannter Leerweg entsteht, bei dem kleine Einstellungen des Bedienelements beziehungsweise kleine Fahrpedalwinkel (-Stellungen F) keine Wirkung auf das Antriebsmoment haben. Der elektrische Speicher der elektrischen Maschine kann so nicht mehr überladen und auch nicht so entladen werden, dass die elektrische Maschine das gewünschte Moment nicht mehr stellen kann.
Die Figur 3 stellt in einer Tabelle die Problematik dar, die entstehen kann, wenn ein Nebenaggregat zu- beziehungsweise abgestellt wird. Dazu werden beispielhafte Verlustmomente der Brennkraftmaschine mitsamt den Nebenaggregaten 31, für einen fixen Fahrpedalaufsetzpunkt 32 und für ein benötigtes Rekuperationsmoment 33 dargestellt, die davon abhängig sind, ob Nebenaggregate in einem ersten Fall 34 zugeschaltet oder in einem zweiten Fall 35 abgeschaltet sind, wobei der fixe Fahrpedalaufsetzpunkt 32 für die beiden Fälle 34 und 35 gleich ist. Hierbei ist zu erkennen, dass, um einen fixen Fahrpedalaufsetzpunkt 32 zu erhalten, das
Rekuperationsmoment 33 stark erhöht werden muss, wenn die Nebenaggregate 31 abgeschaltet sind und ein geringeres Verlustmoment erbringen. Das stark erhöhte Rekuperationsmoment 33 führt dabei dazu, dass beispielsweise ein zur elektrischen Maschine gehörender elektrischer Energiespeicher überlastet wird. Um dies zu verhindern, wird der Fahrpedalaufsetzpunkt A in Abhängigkeit von einem (virtuellen) Rekuperationsmoment vorgegeben.
Die Figur 4 zeigt das Wirkschema für den Antriebsstrang eines
Hybridfahrzeugs aus der Figur 1, wobei das Wirkschema statt dem Element 2 ein Element 36 aufweist, das die Verlustmomente der Brennkraftmaschine und der Nebenaggregate darstellt, und ein Element 37, welches das Rekuperationsmoment darstellt, welches einem applizierten Kennfeld beziehungsweise einer Kennlinie 38 entnommen und/oder berechnet wird, wobei das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von Aggregatgrenzen 39 begrenzt wird. Das Element 36 ist dabei über eine Verbindung 40 mit dem Addierpunkt 5 verbunden, von dem eine Verbindung 41 zu einem weiteren Addierpunkt 42 führt, von dem eine Verbindung 43 zu dem Element 7 führt. Von dem Element 37 führt eine Verbindung 44 ebenfalls zu dem Verbindungspunkt 42. Durch die Addierpunkte 5 und 42 wird der Fahrpedalpunkt so berechnet, dass das Rekuperationsmoment 37 stets gewährleistet wird. Das Element 7 stellt das summierte Ergebnis dar. Das Rekuperationsmoment 37 wird dabei so gewählt, dass beispielsweise ein zur elektrischen Maschine 13 gehörender elektrischer Energiespeicher nicht überlastet, und/oder dass ein Bordnetz des Hybridfahrzeugs gerade noch mit ausreichend Strom versorgt wird. Wird das Rekuperationsmoment derart bestimmt, dass der resultierende Fahrpedalaufsetzpunkt im Stellbereich der Aggregate liegt, wird ein unterer Totweg im Fahrpedal vermieden. Das Kennfeld beziehungsweise die Kennlinie 38 werden vorzugsweise in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 vorgegeben, wobei im leerlaufnahen Drehzahlbereich das Rekuperationsmoment 37 vorteilhafterweise begrenzt, sodass zumindest das Bordnetz mit ausreichend Energie versorgt wird, oder gleich null gesetzt wird, damit kein Konflikt mit einem Leerlaufregler der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine 11 entsteht. Eine Berechnungsvorschrift zum Berechnen des Rekuperationsmoments 37 ist so gestaltet, dass ebenfalls unterschiedliche Parameter, wie zum Beispiel Aggregatgrenzen 39, berücksichtigt werden. Vorteilhafterweise wird das Rekuperationsmoment durch eine Kombinierung des Kennfelds beziehungsweise der Kennlinie 38 und der Berechnungsvorschrift ermittelt. Die Figur 5 zeigt dazu ein beispielhaftes, schrittweises Vorgehen. In einem ersten Schritt 50 wird zunächst ein Rekuperationsmoment anhand des Kennfelds beziehungsweise der Kennlinie 38 vorgegeben, wobei dies insbesondere abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 ist. In einem zweiten Schritt 51 wird optional durch die Berechnungsvorschrift das Schleppmoment der Brennkraftmaschine 11 berücksichtigt, durch Vorgabe 52 einer Ober- und Untergrenze für das Rekuperationsmoment. Dies ist insbesondere für stark temperaturabhängige Schleppmomente von Bedeutung. Beispielsweise wird nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 11, wenn die Brennkraftmaschine noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht hat, das Rekuperationsmoment verringert, sodass kein übermäßig hohes Verzögerungsmoment auf das Hybridfahrzeug wirkt. In einem dritten Schritt 53 wird anschließend durch die Berechnungsvorschrift optional der Momentenbedarf der Nebenaggregate durch eine Vorgabe 54 einer Begrenzung für das Rekuperationsmoment berücksichtigt. In einem vierten Schritt 55 wird anschließend durch die Berechnungsvorschrift, ebenfalls optional, das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von Bordnetz- und
Aggregatgrenzen durch eine Vorgabe 56 begrenzt. Beispielsweise wird das Rekuperationsmoment so begrenzt, dass der resultierende Fahrpedalaufsetzpunkt A eine gerade noch ausreichende Versorgung des Bordnetzes ermöglicht. Das so ermittelte Rekuperationsmoment wird anschließend über die Verbindung 44, wie in Figur 4 dargestellt, in den Fahrpedalaufsetzpunkt A eingerechnet. So können temperaturabhängige Schwankungen im Schleppmoment der Brennkraftmaschine 11 und ein Ein- und/oder Ausschalten von Nebenaggregaten so berücksichtigt werden, dass eine stark schwankende Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine 13 vermieden oder zugelassen wird.
Bei konventionellen Fahrzeugen sowie bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen, bei denen kein rein elektrischer Betrieb möglich ist, kann prinzipbedingt eine bestimmte Leerlaufdrehzahl, die der Verbrennungsmotor zum Betrieb benötigt, nicht unterschritten werden. Aus diesem Grund sind in den vorherigen Ausführungsbeispielen Fahrzustände, in denen die Drehzahl deutlich unter der Leerlaufreglersolldrehzahl liegt, nicht betrachtet. In Figur 6 wird ein Beispiel für ein Hybridfahrzeug, welches einen rein elektrischen Betrieb zulässt aufgezeigt. Die Zusammenhänge zwischen Moment M, Fahrerwunschmoment FWM und Fahrpedalstellung abhängig von der Drehzahl n und optional der Geschwindigkeit v sind den Figuren a und 6b zu entnehmen. Die Zusammenhänge sind entsprechend Figur 1 zu verstehen. Ein virtueller Fahrpedalaufsetzpunkt vA kann über die Verbindung 4 und den Verbindungspunkt 5 eingegeben werden.
Bei einem Hybridfahrzeug, welches einen rein elektrischen Betrieb zulässt beispielsweise bei einem Strang Hybrid, z. B. Parallelhybrid mit Trennkupplung zum Abkuppeln des Verbrennungsmotors oder aber bei einem reinem Elektrofahrzeug, auch bei einem Brennstoffzellenfahrzeug kann ein Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand mit stehender elektrischer Maschine realisiert werden. Dabei wird kein Anfahrelement benötigt, sondern es wird mit geschlossenem Antriebsstrang angefahren. Die Zusammenhänge zwischen Moment M, Fahrerwunschmoment FWM und Fahrpedalstellung abhängig von der Drehzahl n und optional der Geschwindigkeit v sind in Figur 6 dargestellt. Ein virtueller
Fahrpedalaufsetzpunkt vA kann über die Verbindung 4 eingegeben werden.
Beispiele dafür sind ein Drehmomentwandler beim Automatikgetriebe oder eine Kupplung beim automatisierten Schaltgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe. Somit können auch die Reibungs- und
Wirkungsgradverluste des Anfahrelements vermieden werden. Für den Fahrer soll sich dabei das Verhalten des Fahrzeugs nicht wesentlich vom Anfahren mit Drehzahldifferenz zwischen Antriebseinheit und Antriebsstrang unterscheiden. Diese Drehzahldifferenz sorgt jedoch im Anfahrelement dazu, dass schon beim Lösen der Bremse ein positives Radmoment anliegt und das Fahrzeug zu kriechen beginnt. Dieser Effekt kann bei geschlossenem bzw. überbrücktem Anfahrelement dadurch erreicht werden, dass bei geringen Drehzahlen ein positiver Wert des Fahrpedalaufsetzpunkts (A=p) vorgegeben wird (Figur 6b). Bei Erreichen höherer Drehzahlen und/oder Geschwindigkeiten wird dieser Aufsetzpunkt allmählich negativ (A=n), so dass sich dort ebenfalls das Verhalten wie im konventionellen Fahrzeug, also leichtes Verzögern beim Loslassen des Fahrpedals ergibt (Figur 6a).
Im Folgenden wird der Ablauf des Anfahrvorgangs beschrieben (Figur 4):
Wird als Fahrerwunsch Fahrzeugstillstand erkannt, z. B. Bremse ist betätigt und Geschwindigkeit = 0, so wird die elektrische Maschine nicht angesteuert, das Moment = 0 oder der Zustand ist „elektrischer Leerlauf. Der Zustand entspricht dem Zustand „Stopp" bei einem Stopp/Start-System. Sobald als Fahrerwunsch Anfahren, z. B. durch Loslassen der Bremse und Geschwindigkeit/Drehzahl kleiner als eine Schwelle, oder Betätigung des Fahrpedals und Geschwindigkeii/Drehzahl kleiner als eine eine Schwelle, ermittelt wird, sorgt ein positiver Fahrpedalaufsetzpunkt bei geschlossenem/überbrücktem Anfahrelement sowie deaktiviertem
Drehzahlregler für ein positives Elektromotorenmoment, was wiederum ein positives Radmoment zur Folge hat.
Alternativ kann die Deaktivierung des Drehzahlreglers auch durch Vorgabe der Solldrehzahl 0 in Kombination mit einem geeigneten Ablöseverhalten, wie es vom konventionellen Fahrzeug bekannt ist, ausgeführt werden. Damit kann zusätzlich ein Zurückrollen des Fahrzeugs beim Anfahren am Berg verhindert werden (HillHolder-Funktionalität über Drehzahlregelung). In jedem Fall ist das Anfahrverhalten ähnlich wie beim konventionellen Fahrzeug. Mit ansteigender Geschwindigkeii/Drehzahl wird der
Aufsetzpunkt kleiner und erreicht schließlich negative Werte, die bei nicht betätigtem Fahrpedal zu einem negativen Eleltromotorenelement führen, was wiederum ein negatives Radmoment zur Folge hat, wie man es auch vom konventionellen Fahrzeug her kennt.
Die früher beschriebenen Vorgehensweisen machen keine Aussage zu einem besonderen Vorgehen für ein rein elektrisches Anfahren aus stehender Elektrischer Maschine mit geschlossenem/überbrücktem Anfahrelement. Das in Figur 4 beschriebene Verfahren bietet die folgenden Vorteile und Möglichkeiten: Elektrisches Anfahren durch Vorgabe eines positiven Aufsetzpunkts bei niedrigen Drehzahlen.
Verhalten ähnlich dem beim konventionellen Fahrzeug. Keine Änderung der Struktur der Software erforderlich.
Deaktivierung Drehzahlregler zur Vermeidung von Wechselwirkungen. Hill-Holder-Funktionalität bei Verwendung eines Drehzahlreglers mit geeignetem Ablöseverhalten und Solldrehzahl 0 U/min. Vermeidung von Reibungs- und Wirkungsgradverlusten im Anfahrelement.
Als Beispiel für einen Anfahrvorgang wird im Folgenden der Anfahrvorgang mit einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug im elektrischen Betrieb beschrieben:
Fahrerwunsch: Fahrzeugstillstand (z.B. Bremse betätigt und
Geschwindigkeit = 0): Die elektrische Maschine wird nicht angesteuert, das Moment ist 0)
Fahrerwunsch: Anfahren (z. B. Loslassen der Bremse oder Betätigung Fahrpedal, Geschwindigkeit/Drehzahl kleiner Schwelle). Es liegt ein positiver Fahrpedalaufsetzpunkt vor. Das Anfahrelement ist geschlossen oder überbrückt. Der Drehzahlregler ist deaktiviert oder es liegt die Minimaldrehzahl = 0 vor. Das Elektromotorenmoment ist positiv bei einem positives Radmoment, d. h. das Verhalten ist ähnlich dem Verhalten eines konventionellen Fahrzeugs.
Fahrerwunsch: Fahren (Geschwindigkeii/Drehzahl größer Schwelle): Es liegt ein negativer Fahrpedalaufsetzpunkt vor, bei nicht betätigtem Fahrpedal liegt ein negatives Elektromotorenmoment und ein negatives Radmoment vor. Das Verhalten ist ähnlich wie bei einem konventionellen Fahrzeug.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer mindestens eine Brennkraftmaschine und mindestens eine elektrische Maschine aufweisenden Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid- Kraftfahrzeugs, bei dem durch fahrerseitige Betätigung eines zwischen Minimalstellung und Maximalstellung frei einstellbaren Bedienelements der Antriebsvorrichtung ein Antriebsmoment von dieser vorgebbar ist, wobei im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs die Minimalstellung des Bedienelements mindestens einem sich im Wesentlichen aus Brennkraftmaschinen- und/oder
Nebenaggregatsverlusten zusammensetzenden Verlustmoment entspricht und mindestens einen Fahrpedalaufsetzpunkt bildet, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb ein reproduzierbares Fahrzeugantriebsmoment des Hybridfahrzeugs bei Minimalstellung des Bedienelements durch die Beeinflussung des Fahrpedalaufsetzpunktes mittels eines zusätzlichen Elektromaschinenmoments der elektrischen Maschine vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Fahrpedalaufsetzpunkt oberhalb oder unterhalb des Verlustmoments liegt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Fahrpedalaufsetzpunkt innerhalb eines Bereichs liegt, der mit der elektrischen Maschine und ggf. der ihr zugeordneten elektrischen Komponenten im jeweiligen Zeitpunkt realisierbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fahrpedalaufsetzpunkt vorliegt, in dem die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrpedalaufsetzpunkt vorgegeben, insbesondere fix vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit einer Drehzahl im Antriebsstrang der Antriebsvorrichtung vorgegeben wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs vorgegeben wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reproduzierbare Fahrzeugantriebsmoment stets dieselbe Größe aufweist, unabhängig von Zustandsänderungen, wie zum Beispiel einem Gangwechsel eines Getriebes des Hybridfahrzeuges.
9. Verfahren zum Betreiben einer mindestens eine Brennkraftmaschine und mindestens eine elektrische Maschine aufweisenden Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid- Kraftfahrzeugs, bei dem durch fahrerseitige Betätigung eines zwischen Minimalstellung und Maximalstellung frei einstellbaren Bedienelements der Antriebsvorrichtung ein Antriebsmoment von dieser vorgebbar ist, wobei im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs die Minimalstellung des Bedienelements mindestens einem sich im Wesentlichen aus Brennkraftmaschinen- und/oder Nebenaggregatsverlusten zusammensetzenden Verlustmoment entspricht und mindestens einen Fahrpedalaufsetzpunkt bildet, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb ein insbesondere reproduzierbares Fahrzeugantriebsmoment des Hybridfahrzeugs bei Minimalstellung des Bedienelements durch die Beeinflussung des Fahrpedalaufsetzpunktes mittels eines zusätzlichen Elektromaschinenmoments der elektrischen Maschine vorliegt, und dass der Fahrpedalaufsetzpunkt in Abhängigkeit von einem Rekuperationsmoment vorgegeben wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit eines Schleppmoments der Brennkraftmaschine vorgegeben wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von mindestens einem Nebenaggregatmoment vorgegeben wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von mindestens einem Bordnetz des Hybridfahrzeugs vorgegeben wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment in Abhängigkeit von mindestens einer Aggregatgrenze vorgegeben wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment im leerlaufnahem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine begrenzt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment im leerlaufnahem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine gleich null gesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment als Kennfeld und/oder Kennlinie vorgegeben wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie und/oder das Kennfeld in
Abhängigkeit von der Drehzahl im Antriebsstrang vorgegeben wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationsmoment mittels einer Berechnungsvorschrift bestimmt wird.
19. Verfahren zum Betreiben einer mindestens eine Brennkraftmaschine und mindestens eine elektrische Maschine aufweisenden
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid- Kraftfahrzeugs, bei dem durch fahrerseitige Betätigung eines zwischen Minimalstellung und Maximalstellung frei einstellbaren Bedienelements der Antriebsvorrichtung ein Antriebsmoment von dieser vorgebbar ist, wobei im Schubbetrieb des Hybridfahrzeugs die Minimalstellung des Bedienelements mindestens einem sich im Wesentlichen aus Brennkraftmaschinen- und/oder Nebenaggregatsverlusten zusammensetzenden Verlustmoment entspricht und mindestens einen Fahrpedalaufsetzpunkt bildet, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hybridfahrzeug, das reinen elektrischen Betrieb ermöglicht oder bei einem Elektrofahrzeug beim Anfahren ein positives Fahrzeugantriebsmoment erzeugt wird, indem bei geringen Drehzahlen ein positiver Wert des Fahrpedalaufsetzpunktes vorgegeben wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen höherer Drehzahlen und/oder Geschwindigkeiten der
Fahrpedalaufsetzpunkt allmählich negativ wird, wodurch sich ein leichtes Verzögern beim Loslassen des Fahrpedals ergibt.
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