WO2010020565A2 - Hybridantriebssystem - Google Patents

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WO2010020565A2 PCT/EP2009/060417 EP2009060417W WO2010020565A2 WO 2010020565 A2 WO2010020565 A2 WO 2010020565A2 EP 2009060417 W EP2009060417 W EP 2009060417W WO 2010020565 A2 WO2010020565 A2 WO 2010020565A2
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Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive system for a motor vehicle, which has at least one control system, at least one Wheeliereer originatedsvor- direction, at least one electric machine and at least one internal combustion engine, and in which at least one electric machine and at least one internal combustion engine at least temporarily coupled to each other in a fixed speed ratio ,
  • the invention further relates to a method for operating at least one electric machine and at least one internal combustion engine, in which at least one of the electric machines and at least one of the internal combustion engines are designed and configured such that they are operated at least temporarily in a fixed speed ratio to each other.
  • hybrid propulsion systems in addition to the normal combustion engine, another engine is used that uses a different form of energy to power the motor vehicle.
  • electric motors have prevailed for this purpose.
  • additional motors it is possible, on the one hand, to operate the internal combustion engine largely permanently in a particularly energy-efficient operating mode.
  • the drive energy supplied by the internal combustion engine which is not used at a certain time for driving the motor vehicle, can be temporarily stored in an energy store, such as an accumulator. At a later time, the energy thus stored can be used to drive the motor vehicle.
  • an energy store such as an accumulator.
  • the energy thus stored can be used to drive the motor vehicle.
  • motor vehicles with hybrid propulsion systems are particularly fuel-efficient, especially if the vehicle is operated in stop-and-go traffic or in city traffic.
  • a hybrid drive system for a motor vehicle which has at least one control system, at least one speed detection device, at least one electric machine and at least one internal combustion engine, wherein at least one electric machine and at least one internal combustion engine are at least temporarily coupled to one another in a fixed speed ratio in such a way that the control system at least at times uses the data of a first speed detection device for at least partially controlling at least one electric machine and at least one internal combustion engine.
  • the at least simultaneous recording of the speed of the at least one electric machine and the speed of the at least one internal combustion engine by means of a first speed detection device and their use for at least partial control of both at least one electric motor, and at least one internal combustion engine takes place in particular at such times (or time periods ), in which the at least one electric machine and the at least one internal combustion engine in a fixed speed ratio are coupled together.
  • a first speed detection device At times when the electric machine and the internal combustion engine are coupled to each other, the use and possibly the provision of a first (common) speed detection device is often completely sufficient, and it may be necessary to use an additional speed detection device or the use of completely omitted from this data.
  • speed detection device In the other operating conditions in which there may be no coupling between the electric machine and the internal combustion engine in fixed speed ratio to each other, of the individual (common) speed detection device, not the (respective) speed for both machines (ie electric machine and engine) are detected
  • speed may, if necessary, be roughly estimated by other parameters (for example, the electric power of an electric machine or the electric power of an injection pump for an internal combustion engine), or an additional, independent speed detection device in another area of the Hybrid drive system can be provided.
  • the additional, independent speed detection device can usually be constructed simpler than the common speed detection device, so that the overall arrangement can still be cheaper.
  • the data obtained by it can only be used to control the hybrid drive system (or parts thereof, in particular for controlling the internal combustion engine), if the internal combustion engine and the electric motor are operated "independently of one another" (ie not in a fixed speed ratio to one another).
  • the data obtained by the additional speed detection device can be used in principle to fulfill certain control information, and only other types of control functions, for which, for example, more accurate data are required, are then implemented using data from the first speed detection device.
  • the internal combustion engine and the electric motor are operated in a fixed speed ratio to each other, it is sufficient that the internal combustion engine and the electric machine are fully equipped a fixed, known speed ratio are coupled together (for example via a planetary gear).
  • the electric machine can then be closed by a simple multiplication with the appropriate factor on the speed of the engine.
  • the fixed speed ratio in different operating states of the hybrid drive system is different, but during the actual operating state is constant.
  • the speed ratio of the electric machine and the internal combustion engine is "switched."
  • the term "electric machine” particularly refers to electric motors, electric generators, and electric machines that are operated at times as electric motors and temporarily as generators be understood.
  • any speed detection devices known from the prior art can be used as the speed detection device, such as speed detection devices which make it possible to determine the rotational speed of the corresponding device with the aid of an encoder wheel by electrical, electromagnetic, magnetic or optical means.
  • At least one of the electrical machines and at least one of the internal combustion engines is at least substantially permanently coupled to one another in a fixed speed ratio.
  • Liche independent speed sensing device again easier.
  • a particularly simple and cost-effective design of the hybrid drive system can thereby be promoted.
  • At least one first speed detection device is designed in conjunction with at least one electric machine, preferably integrally with at least one electric machine.
  • at least one electric machine preferably integrally with at least one electric machine.
  • a control system of the hybrid drive system are designed in conjunction with at least one electric machine, in particular together with the control unit of at least one electric machine.
  • electrical or electronic control devices for example, a single-board computer
  • Such electrical or electronic control devices of electrical machines generally have systems and / or algorithms which also include the commercially available electrical machines which incorporate the rotational speed of the electric machine for controlling the same.
  • these systems and / or algorithms can easily be adapted to take over, at least in part and / or at least in part, the control of at least one internal combustion engine.
  • the control system of the hybrid drive system in this case can fall back on existing systems, so that in a particularly elegant way, additional costs can be saved.
  • a "double interpretation" of corresponding systems can usually be dispensed with.
  • At least one first rotational speed detection device and / or at least parts of the control device of the hybrid drive system are designed as high frequency data acquisition devices.
  • the quality of the speed signal can be significantly increased.
  • a high-frequency data acquisition device is to be understood as a data acquisition device which has a particularly high data sampling rate.
  • this can make it possible to take account of the detected speed signal for calculating additional parameters.
  • the proposed high data rate or data accuracy can make it possible to determine the corresponding parameters with a particularly advantageous signal-to-noise ratio.
  • a scan can be done, for example, in the 100 ⁇ s time grid.
  • the detected rotational speed measurement signal is thus advantageously not tracked until after one complete revolution of the corresponding device, but preferably more frequently, such as already after a fraction of a revolution of the corresponding device.
  • the resolution of the rotational speed detection devices and / or the control device of electrical machines is often anyway in this range, or at least in a range which, for example, approaches the abovementioned range.
  • control system it is possible for at least parts of the control system to be designed as a speed-disturbance detection device and / or as a combustion-error detection device, in particular for at least one internal combustion engine.
  • speed signals which are of the first (common) speed detection device usually with a high quality
  • the further parameters determined in this way such as a statement about a rotational speed irregularity of the internal combustion engine, or a statement about combustion errors of the internal combustion engine, can then be supplied to corresponding control systems for the readjustment of the internal combustion engine and / or electrical machine.
  • a combustion error measured value is in particular a signal which makes it possible to make a statement about the presence, the quality (properties) or the frequency of misfiring and / or makes possible a statement about the completeness of a combustion of the internal combustion engine.
  • a misfire detection in a hybrid vehicle is particularly easy. The misfire detection can be carried out in particular based on the detection of a speed unrest due to lack of moment contributions of the internal combustion engine. Another useful embodiment may result if the hybrid system at least one additional speed detection device is provided, which is preferably designed in conjunction with at least one internal combustion engine.
  • This additional speed detecting device can be used, in particular, to obtain data on the operating state of parts of the hybrid drive system (in particular of the internal combustion engine) even if the electric machine and internal combustion engine are not operated in a fixed speed ratio to one another.
  • Another use for such an additional speed detection device is that it can provide data that can not be measured by the first (common) speed detection devices, or only with a larger error. For this purpose, it is possible to selectively optimize at least one additional speed detection device to detect certain data.
  • a method for operating at least one electric machine and at least one internal combustion engine in which at least one of the electric machines and at least one of the internal combustion engines are configured and arranged such that they are operated at least temporarily in a fixed speed ratio to each other, that at least during operation with a fixed speed ratio to each other by means of at least one first D - speed detecting device data are detected, which are at least temporarily used for at least partially controlling at least one of the internal combustion engines and at least one of the electric machines.
  • the electric machines and at least one of the internal combustion engines in such a way that they are at least partially set up as part of a hybrid drive system, in particular as part of a hybrid drive system for a motor vehicle.
  • the motor vehicle may in any way be an aircraft, a watercraft and a land vehicle (rail-bound / non-rail-bound).
  • the previously proposed method is particularly suitable for the purpose proposed here.
  • the speed detection takes place at a high sampling rate.
  • the speed detection should be more frequent than once per revolution of the corresponding device. Rather, it makes sense that the speed detection takes place after passing through a relatively small angle of rotation, such as, for example, each of 1 °, 2 °, 3 °, 4 ° or 5 ° (or fractions of a degree).
  • the speed detection at a time rate of, for example, 300 microseconds, 250 microseconds, 200 microseconds, 150 microseconds, 100 microseconds, 75 microseconds, 50 microseconds or 25 ⁇ s takes place.
  • the rotational speed information thus obtained also for further purposes, such as for the calculation of further parameters.
  • the speed detection for detecting a speed unrest and / or for the detection of faulty ignition processes, in particular of the internal combustion engine.
  • data for at least one additional speed detection device is used to control at least one electric machine and / or at least one internal combustion engine.
  • 1 shows a schematic view of a hybrid motor vehicle according to a first embodiment
  • 2 is a schematic view of a hybrid motor vehicle according to a second embodiment
  • 3 is a schematic view of a hybrid motor vehicle according to a third embodiment
  • 3 is a schematic view of a hybrid motor vehicle according to a fourth embodiment.
  • a motor vehicle 1 which has a hybrid drive 2 as drive.
  • Motor vehicle 1 and hybrid drive 2 are shown only schematically for clarification of the principle.
  • the hybrid drive 2 comprises an electric machine 3 with a first drive shaft 4 and an internal combustion engine 6 with a second drive shaft 5.
  • the first drive shaft 4 is coupled directly to the electric machine 3, while the second drive shaft 5 is coupled directly to the internal combustion engine 6.
  • the two drive shafts 4, 5 are coupled via a planetary gear 7 with each other.
  • the common drive power of internal combustion engine 6 and electric machine 3 (which of course can also be negative, for example when the motor vehicle is in a recuperation mode) is transmitted via the planetary gear 7 of the drive shaft 8 is supplied to which the wheels 9 are attached.
  • This structure of a hybrid drive 2 is also known as so-called torque coupling.
  • torque coupling about the planetary gear 7 so first drive shaft 4 and second drive shaft 5 via a fixed speed ratio, which is dictated by the structure of the planetary gear 7, coupled together.
  • the engine 6 can be additionally disengaged, for example, to switch the transmission 10, or to operate the motor vehicle 1 in an operating condition, in the motor vehicle 1 is moved or delayed only with the help of the electric machine 3. In the latter case, energy that would have to be applied to overcome the mechanical resistance of the internal combustion engine 6, can be saved.
  • the illustrated in Fig. 1 embodiment of the hybrid drive 2 allows the use of a single speed measuring device 12, both for the internal combustion engine 6, and for the electric machine 3. If the clutch 11 is closed, it can with knowledge of the current translation of the gearbox 10 as well knowing the translation behavior of the planetary gear 7 with knowledge of the speed of the electric machine 3 directly and clearly on the speed of the engine 6 are closed. In this case, an exact knowledge of the rotational speed of the internal combustion engine 6 is required only in an operating state in which the internal combustion engine 5 is at least partially used to drive the motor vehicle 1. In such a case, however, the clutch 11 is closed anyway.
  • the clutch 11 is open, no (direct) statement about the rotational speed of the internal combustion engine 6 can be obtained with the aid of the speed measuring device 12.
  • an approximate value of the rotational speed may be determined based on a drive signal of the engine 6 (for example, an electric injection pump of the engine 6) supplied from an electronic controller 13 to the engine 6 via an electric wire 14. Since the internal combustion engine 6 only has to overcome the internal friction of the internal combustion engine 6 when the clutch 11 is open (which can be determined fairly accurately, for example, by experimental level measurements), the estimate of the speed that can be obtained in this way is practical usually sufficiently accurate.
  • the electronic control device 13 not only communicates with the engine 6, but also with the clutch 11, the manual transmission 10, the speed measuring device 12, the electric machine 3, and optionally other devices.
  • the connection via the electrical lines 14 shown in FIG. 1 can take place in any direction, or else in both directions.
  • An electrical line 14 can thus stand for the fact that a measuring signal is detected via this electrical line 14, a control signal is output, or both.
  • the speed measuring device 12 comprises a transmitter wheel 15, which is fastened in a rotationally fixed manner to the first drive shaft 4, and a measuring sensor 16 which is arranged adjacent to a radially outer region of the transmitter wheel 15.
  • the encoder wheel 15, measuring sensor 16 and electric machine 3 are combined to form a structural unit 17.
  • the detection of the rotational speed via the speed measuring device 12 can take place in any desired manner by mechanical means, by optical means, by electrical means, by magnetic means and / or by electromagnetic means.
  • a shunt resistor, a sense MOSFET, and / or a Hall sensor may be used.
  • the speed detection may refer to the current flowing in one or more stator windings of the electric machine.
  • the speed detection can refer to the current that flows into the regulator winding of the electric machine 3, for example, to determine the voltage component, which results from the induction of the stator windings back into the regulator winding.
  • the signals thus obtained may be readily combined with the signals of the optionally present speed measuring device 12 (or other type of speed measuring device) to increase the accuracy of the rotational speed measurements. This combination can be done for example in the electronic control device 13.
  • FIG. 3 shows a modification of the hybrid drive 1 shown in FIG.
  • a soirgeberrad 25 is mounted on the drive shaft 5 of the engine 6.
  • the additional measuring sensor 24 determines, with the aid of the additional encoder wheel 25, the rotational speed of the internal combustion engine 6, regardless of whether the clutch 11 is open or closed.
  • the data obtained by the auxiliary measuring sensor 24 are used by the electronic control device 13 to drive the engine 6.
  • the data obtained from the additional measuring sensor 24 serve to determine the switching strategy of the manual transmission 10, to control the fuel supply to the internal combustion engine 6.
  • Additional measuring sensor 24 and 1925geberrad 25 are optimized to be able to provide the necessary data in high quality available.
  • the data determined by the measuring sensor 16 are used to control the electric machine 3.
  • the data obtained by the measuring sensor 16 are additionally used by the electronic control device 13 to detect misfires or other combustion errors of the internal combustion engine 6, to take appropriate corrective action if necessary.
  • the data obtained by the measuring sensor 16 are particularly suitable for this purpose, since in conventional electrical machines 3 usually a sensor wheel 15 and a measuring sensor 16 must be used anyway, which have a high accuracy and a high measured value sampling frequency. Both a high accuracy and a high measured value sampling frequency improve the accuracy of the detection of misfires and / or other combustion errors of the internal combustion engine 6.
  • a second embodiment of a motor vehicle 18 is shown, which is equipped with a hybrid drive 19, which differs from the hybrid drive 2 shown in Fig. 1 in some parts.
  • the same reference numerals as in Fig. 1 are used for uniformity reasons.
  • the present motor vehicle is also provided with an internal combustion engine 6 and an electric machine 3, both of which supply their drive power to a common drive axle 8.
  • the internal combustion engine 6 drives a drive shaft 21, which can be non-rotatably connected via a coupling 11 to a common drive shaft 20, or can be separated mechanically therefrom.
  • the electric machine 3 is arranged on the common drive shaft 20, the electric machine 3 is arranged.
  • the common drive shaft 20 can be formed as a continuous shaft that passes through the electric machine 3.
  • the common drive shaft 20 leads to a transmission 10, with which the speed ratio between the common drive shaft 20 and drive shaft 8 can be suitably adapted. From the manual transmission 10, the drive energy via a differential 22 to the drive axle 8 and thus ultimately to the wheels.
  • a speed keitsmessvorraum512 is additionally arranged with a sensor wheel 15 and a measuring sensor 16. In this case too, the sensor wheel 15, the measuring sensor 16 and the electric machine 3 can be designed as a structural unit 17.
  • the measuring sensor 16 can detect particularly accurate measurement data on the speed behavior of the internal combustion engine 6. In particular, it can not interfere with a mechanical game of meshing gears. Such mechanical play is generally unavoidable in a manual transmission 10. If the manual transmission 10 is an automatic transmission, in the case of conventional designs there is also a slip between the input shaft and the output shaft of the automatic transmission. Due to the structure of the hybrid drive 19 shown in FIG. 2, however, this is also suitable for automatic transmissions.
  • FIG. 4 shows a modification of the hybrid drive 19 shown in FIG.
  • the hybrid drive system 26 illustrated here has, analogously to the hybrid drive system 23 shown in FIG. 3, an additional gear wheel 25 and an additional measuring sensor 24 on the drive shaft 21 of the internal combustion engine 6.
  • the data obtained by the measuring sensor 16 are also used by the electronic control device 13 for controlling the electric machine 3 and additionally for detecting misfires and / or other combustion errors of the internal combustion engine 6.
  • the other control tasks of the internal combustion engine 6 are, however, controlled by the electronic control unit. ervorges using data obtained from the additional measuring sensor 24.

Abstract

Ein Hybridantriebssystem (2, 19) für ein Kraftfahrzeug (1, 18) weist eine elektrische Maschine (3) und einen Verbrennungsmotor (6) auf. Die elektrische Maschine (3) und der Verbrennungsmotor (6) sind zumindest zeitweise in einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt (7, 10, 11 ). Die Drehzahl des Hybridantriebssystems (2, 19) wird durch eine Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) erfasst. Die so gewonnenen Daten werden zur zumindest teilweisen Steuerung der elektrischen Maschine (3) sowie des Verbrennungsmotors (6) verwendet.

Description

Beschreibung
Titel Hybridantriebssystem
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein Steuersystem, wenigstens eine Drehzahlerfassungsvor- richtung, wenigstens eine elektrische Maschine und wenigstens einen Verbrennungsmotor aufweist, und bei dem wenigstens eine elektrische Maschine und wenigstens ein Verbrennungsmotor zumindest zeitweise in einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben zumindest einer elektrischen Maschine und zumindest einem Verbrennungsmotor, bei dem zumindest eine der elektrischen Maschinen und zumindest einer der Verbrennungsmotoren derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass diese zumindest zeitweise in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander betrieben werden.
Vor dem Hintergrund steigender Rohölpreise sowie dem sich abzeichnenden Wandel des Erdklimas wird die Forderung nach möglichst verbrauchsarmen und treibstoffeffizienten Kraftfahrzeugen zunehmend größer.
Ein vielversprechender Ansatz für derartige verbrauchsarme und treibstoffef- fiziente Kraftfahrzeuge liegt in der Verwendung von Hybridantriebssystemen. Bei Hybridantriebssystemen wird zusätzlich zum normalen Verbrennungsmotor eine weiterer Motor verwendet, der eine unterschiedliche Energieform nutzt, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. In der Praxis haben sich hierzu Elektromotoren durchgesetzt. Durch die Verwendung zusätzlicher Motoren ist es einerseits möglich, den Verbrennungsmotor weitgehend dauerhaft in einem besonders energieeffizienten Betriebsmodus zu betreiben. Die vom Verbrennungsmotor gelieferte Antriebsenergie, die zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht zum Antrieb des Kraftfahrzeugs genutzt wird, kann in einem Energiespeicher, wie beispielsweise einem Akkumulator, zwischengespeichert werden. Zu einem späteren Zeitpunkt kann die so zwischengespeicherte Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, bei einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln und im Akkumulator zwischenzuspei- chern. Die Bremsenergie geht dadurch nicht verloren.
Auf Grund dieser (und weiterer) Effekte sind Kraftfahrzeuge mit Hybridantriebssystemen besonders kraftstoffeffizient, insbesondere wenn das Kraft- fahrzeug im Stop-and-Go-Verkehr oder im Stadtverkehr betrieben wird.
Auf Grund der noch relativ jungen Technologie gibt es nach wie vor eine große Anzahl bislang ungelöster Teilprobleme, die eine rasche Verbreitung von Hybridantriebssystemen bislang verhindern.
Ein großes Problem stellen nach wie vor die Kosten für Hybridantriebssysteme dar. Da zusätzlich zum Verbrennungsmotor ein Elektromotor vorgesehen werden muss, steigen die Kosten dementsprechend an. Zusätzliche Kosten entstehen dadurch, dass sowohl Verbrennungsmotor, als auch Elekt- romotor mit zusätzlichen Sensoren und zusätzlichen Steuereinrichtungen versehen werden müssen, die darüber hinaus eine ausreichende Genauigkeit aufweisen müssen.
Die im Stand der Technik bekannten Hybridantriebssysteme weisen ent- sprechende Nachteile auf. Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Es wird daher vorgeschlagen, ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahr- zeug, welches wenigstens ein Steuersystem, wenigstens eine Drehzahlerfassungsvorrichtung, wenigstens eine elektrische Maschine und wenigstens einen Verbrennungsmotor aufweist, wobei wenigstens eine elektrische Maschine und wenigstens ein Verbrennungsmotor zumindest zeitweise in einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt sind, derart auszubil- den, dass das Steuersystem zumindest zeitweise die Daten einer ersten Drehzahlerfassungsvorrichtung zur zumindest teilweisen Steuerung zumindest einer elektrischen Maschine und zumindest eines Verbrennungsmotors heranzieht. Die zumindest zeitweise gleichzeitig erfolgende Erfassung der Drehzahl der zumindest einen elektrischen Maschine und der Drehzahl des zumindest einen Verbrennungsmotors mittels einer ersten Drehzahlerfassungsvorrichtung und deren Verwendung zur zumindest teilweisen Steuerung sowohl zumindest eines Elektromotors, als auch zumindest eines Verbrennungsmotors erfolgt insbesondere zu solchen Zeitpunkten (bzw. Zeitabschnitten), in denen die wenigstens eine elektrische Maschine und der wenigstens eine Verbrennungsmotor in einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt sind. Zu Zeitpunkten, in denen die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor miteinander gekoppelt sind, ist die Verwendung und ggf. auch das Vorsehen einer ersten (gemeinsamen) Drehzahlerfassungsvorrichtung oftmals vollständig ausreichend, und es kann gegebenen- falls auf eine zusätzliche Drehzahlerfassungsvorrichtung bzw. auf die Verwendung der von dieser gewonnenen Daten vollständig verzichtet werden. Hierbei ist daraufhin zu weisen, dass eine (genauere) Kenntnis über die Drehzahl von elektrischer Maschine und/oder Verbrennungsmotor üblicherweise insbesondere dann erforderlich ist, wenn sich das Fahrzeug in einem aktiven Fahrbetrieb, wie beispielsweise in einem Beschleunigungsvorgang, einem Fahrvorgang oder einem Rekuperationsbetrieb befindet. In derartigen Bethebszuständen des Kraftfahrzeugs liegt aber oftmals ohnehin eine Kopplung von elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor vor. In den sonstigen Betriebszuständen, in denen gegebenenfalls keine Kopplung zwischen elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor in festem Drehzahlverhältnis zueinander vorliegt, kann von der einzelnen (gemeinsamen) Drehzahlerfassungsvorrichtung zwar nicht die (jeweilige) Drehzahl für beide Maschinen (also elektrische Maschine und Verbrennungsmotor) erfasst werden, die Drehzahl kann aber - sofern dies erforderlich sein sollte - beispielsweise über andere Parameter grob abgeschätzt werden (beispielsweise über die elektrische Leistung einer elektrischen Maschine oder die elektrische Leistung einer Einspritzpumpe für einen Verbrennungsmotor), oder es kann eine zusätzliche, unabhängige Drehzahlerfassungsvorrichtung in einem anderen Bereich des Hybridantriebssystems vorgesehen werden. Die zusätzliche, unabhängige Drehzahlerfassungsvorrichtung kann dabei in aller Regel einfacher als die gemeinsame Drehzahlerfassungsvorrichtung aufgebaut werden, sodass die Gesamtanordnung dennoch kostengünstiger sein kann. Die von ihr gewonnenen Daten können gegebenenfalls nur dann zur Steuerung des Hybridantriebssystems (bzw. von Teilen davon, wie insbesondere zur Steuerung des Verbrennungsmotors) verwendet werden, wenn Verbrennungsmotor und Elektromotor „unabhängig voneinander" (also nicht in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander) betrieben werden. Möglich ist es aber auch, dass die von der zusätzlichen Drehzahlerfassungsvorrichtung gewonnenen Daten grundsätzlich zur Erfüllung bestimmter Steuerungsinformatio- nen verwendet werden. Lediglich anders geartete Steuerungsfunktionen, für die beispielsweise genauere Daten benötigt werden, werden dann unter Verwendung von Daten realisiert, die von der ersten Drehzahlerfassungsvorrichtung gewonnen werden (sofern Verbrennungsmotor und Elektromotor in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander betrieben werden). Es genügt im Übrigen vollauf, dass Verbrennungsmotor und elektrische Maschine in einem festen, bekannten Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt sind (beispielsweise über ein Planetengetriebe). Von der Drehzahl, beispielsweise der elektrischen Maschine, kann dann durch eine einfache Multiplikation mit dem entsprechenden Faktor auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors geschlossen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das feste Drehzahlverhältnis in verschiedenen Betriebszuständen des Hybridantriebssystems unterschiedlich ist, während des eigentlichen Betriebszustands jedoch konstant ist. Mit anderen Worten ist es also auch möglich, dass das Drehzahlverhältnis von elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor „ge- schaltet" wird. Unter dem Begriff „elektrische Maschine" sind insbesondere Elektromotoren, elektrische Generatoren sowie elektrische Maschinen, die zeitweise als Elektromotor und zeitweise als Generator betrieben werden, zu verstehen. Als Drehzahlerfassungsvorrichtung können grundsätzlich jegliche, im Stand der Technik bekannte Drehzahlerfassungsvorrichtungen ver- wendet werden, wie beispielsweise Drehzahlerfassungsvorrichtungen, die mit Hilfe eines Geberrads auf elektrischem, elektromagnetischem, magnetischem oder optischem Wege eine Aussage über die Drehzahl der entsprechenden Vorrichtung ermöglichen. Dabei ist bei entsprechend ausgebildeten Drehzahlerfassungsvorrichtungen auch eine im Wesentlichen stetige Mes- sung der Drehzahl (z.B. bereits nach einer Drehung um wenige Winkelgrade bzw. von Bruchteilen davon) möglich. Auch eine Winkellagebestimmung des betreffenden Bauteils ist bei Verwendung geeigneter Drehzahlerfassungsvorrichtungen in aller Regel problemlos möglich.
Es kann sich insbesondere als sinnvoll erweisen, wenn zumindest eine der elektrischen Maschinen und zumindest einer der Verbrennungsmotoren zumindest im Wesentlichen dauerhaft in einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt sind. In diesem Falle ist es möglich, gegebenenfalls vollständig auf eine zusätzliche, unabhängige Drehzahlerfassungsvorrichtung zu verzichten, bzw. ist es möglich, eine gegebenenfalls erforderliche, zusätz- liche, unabhängige Drehzahlerfassungsvorrichtung nochmals einfacher auszubilden. Ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des Hybrid- antriebssystems kann dadurch gefördert werden. Insbesondere dann, wenn die Zeitintervalle, bei denen gegebenenfalls keine Kopplung von Verbren- nungsmotor und elektrischer Maschine in festem Drehzahlverhältnis vorliegt, sehr kurz sind, kann in aller Regel vollständig auf das Vorsehen einer zusätzlichen, unabhängigen Drehzahlerfassungsvorrichtung verzichtet werden, da in diesen kurzen Zeitintervallen der Verbrennungsmotor und/oder die e- lekthsche Maschine beispielsweise ohnehin auf Grund von „Massenträgheit" nachläuft.
Möglich ist es darüber hinaus, dass zumindest eine erste Drehzahlerfassungsvorrichtung in Verbindung mit zumindest einer elektrischen Maschine, vorzugsweise integral mit zumindest einer elektrischen Maschine ausgebil- det ist. Denn häufig ist für den Betrieb einer elektrischen Maschine eine relativ genaue Kenntnis über deren Drehzahl erforderlich, weshalb entsprechende Drehzahlerfassungsvorrichtungen bei handelsüblichen elektrischen Maschinen oftmals ohnehin vorgesehen sind, und diese Drehzahlerfassungsvorrichtungen in der Regel bereits relativ genaue Messwerte liefern. Auch ist es teilweise möglich, basierend auf den elektrischen Eingangsbzw. Ausgangssignalen der elektrischen Maschine eine oftmals sehr genaue Aussage über deren Drehzahl treffen zu können, was meist auch möglich ist, ohne dass zusätzliche Drehzahlerfassungssensoren vorgesehen werden müssen. Dadurch ist es meist möglich, die Kosten für das Hybridantriebssys- tem nochmals zu senken.
Es kann darüber hinaus als sinnvoll erweisen, wenn zumindest Teile eines Steuersystems des Hybridantriebssystems in Verbindung mit zumindest einer elektrischen Maschine, insbesondere gemeinsam mit dem Steuergerät zumindest einer elektrischen Maschine ausgebildet sind. Für die Ansteue- rung von elektrischen Maschinen ist es in der Regel ohnehin erforderlich, elektrische bzw. elektronische Steuergeräte (beispielsweise einen Einplatinenrechner) vorzusehen. Derartige elektrische bzw. elektronische Steuergeräte von elektrischen Maschinen weisen auch bei handelsüblichen elektri- sehen Maschinen in der Regel Systeme und/oder Algorithmen auf, die die Drehzahl der elektrischen Maschine für die Ansteuerung derselben mit einbeziehen. Diese Systeme und/oder Algorithmen können in der Regel leicht darauf hin angepasst werden, dass diese zumindest zeitweise und/oder zumindest zum Teil die Ansteuerung auch zumindest eines Verbrennungsmo- tors (mit-)übernehmen. Insofern kann das Steuersystem des Hybridantriebssystems in diesem Falle auf ohnehin bestehende Systeme zurückgreifen, sodass hierdurch auf besonders elegante Weise zusätzliche Kosten eingespart werden können. Insbesondere kann auf eine „Doppelauslegung" entsprechender Systeme meist verzichtet werden.
Es kann sich als besonders sinnvoll erweisen, wenn zumindest eine erste Drehzahlerfassungsvorrichtung und/oder zumindest Teile der Steuervorrichtung des Hybridantriebssystems als Hochfrequenzdatenerfassungsvorrichtung ausgebildet sind. Mit einer derartigen schnellen und häufigen Datener- fassung kann die Qualität des Drehzahlsignals deutlich gesteigert werden. Speziell ist unter einer Hochfrequenzdatenerfassungsvorrichtung eine Datenerfassungsvorrichtung zu verstehen, die eine besonders hohe Datenab- tastrate aufweist. Insbesondere kann es dadurch ermöglicht werden, das erfasste Drehzahlsignal zur Berechnung zusätzlicher Parameter zu berück- sichtigen. Durch die vorgeschlagene hohe Datenrate bzw. Datengenauigkeit kann es ermöglicht werden, die entsprechenden Parameter mit einem besonders vorteilhaften Signal-Rausch-Verhältnis ermitteln zu können. Eine Abtastung kann dabei beispielsweise im 100μs-Zeitraster erfolgen. Das erfasste Drehzahlmesssignal wird somit vorteilhafterweise nicht erst nach ei- nem vollständigen Umlauf der entsprechenden Einrichtung nachgeführt, sondern vorzugsweise häufiger, wie beispielsweise bereits nach einem Bruchteil eines Umlaufs der entsprechenden Einrichtung. Wie bereits erwähnt, liegt die Auflösung der Drehzahlerfassungsvorrichtungen und/oder der Steuervorrichtung von elektrischen Maschinen oftmals ohnehin in die- sem Bereich, oder zumindest in einem Bereich, der beispielsweise dem oben genannten Bereich nahekommt.
Möglich ist es beispielsweise, dass zumindest Teile des Steuersystems als Drehzahlunruhedetektionseinrichtung und/oder als Verbrennungsfehlerde- tektionseinrichtung, insbesondere für zumindest einen Verbrennungsmotor ausgebildet sind. Mit den Drehzahlsignalen, die von der ersten (gemeinsamen) Drehzahlerfassungsvorrichtung in der Regel mit einer hohen Güte vorliegen, ist es besonders vorteilhaft möglich, weitergehende Parameter zu bestimmen, welche basierend auf der erfassten Drehzahl ermittelt werden können. Die so ermittelten weitergehenden Parameter, wie beispielsweise eine Aussage über eine Drehzahlunruhe des Verbrennungsmotor, bzw. eine Aussage über Verbrennungsfehler des Verbrennungsmotors, können anschließend entsprechenden Steuersystemen zur Nachregelung von Verbrennungsmotor und/oder elektrischer Maschine zugeführt werden. Insbe- sondere bei einem genauen und häufig erneuerten Drehzahlmesswert, können die entsprechenden Parameter in der Regel mit hoher Qualität und einem sehr guten Signal-Rausch-Verhältnis ermittelt werden. Unter einem Verbrennungsfehlermesswert ist dabei insbesondere ein Signal zu verstehen, welches eine Aussage über das Vorliegen, die Qualität (Eigenschaften) bzw. die Häufigkeit von Zündaussetzern ermöglicht und/oder eine Aussage über die Vollständigkeit einer Verbrennung des Verbrennungsmotors ermöglicht. Dadurch wird eine Zündaussetzererkennung in einem Hybridfahrzeug besonders einfach möglich. Die Zündaussetzererkennung kann insbesondere basierend auf der Detektion einer Drehzahlunruhe aufgrund ausbleiben- der Momentenbeiträge des Verbrennungsmotors erfolgen. Eine weitere sinnvolle Ausbildungsform kann sich ergeben, wenn beim Hybridsystem zumindest eine zusätzliche Drehzahlerfassungsvorrichtung vorgesehen ist, die vorzugsweise in Verbindung mit zumindest einem Verbren- nungsmotor ausgebildet ist. Diese zusätzliche Drehzahlerfassungsvorrichtung kann insbesondere dazu verwendet werden, auch dann Daten über den Betriebszustand von Teilen des Hybridantriebssystems zu gewinnen (insbesondere des Verbrennungsmotors), wenn elektrische Maschine und Verbrennungsmotor nicht in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander betrieben werden. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit für eine derartige zusätzliche Drehzahlerfassungsvorrichtung besteht darin, dass sie Daten liefern kann, die von der ersten (gemeinsamen) Drehzahlerfassungsvorrichtungen nicht, bzw. nur mit einem größeren Fehler behaftet gemessen werden können. Zu diesem Zweck ist es möglich, wenigstens eine zusätzliche Drehzahlerfassungsvorrichtung auf die Erfassung bestimmter Daten hin gezielt zu optimieren.
Weiterhin wird vorgeschlagen, ein Verfahren zum Betreiben zumindest einer elektrischen Maschine und zumindest einem Verbrennungsmotor, bei dem zumindest eine der elektrischen Maschinen und zumindest einer der Verbrennungsmotoren derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass diese zumindest zeitweise in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander betrieben werden, derart durchzuführen, dass zumindest während eines Betriebs mit festem Drehzahlverhältnis zueinander mittels zumindest einer ersten D- rehzahlerfassungsvorrichtung Daten erfasst werden, die zumindest zeitweise zur zumindest teilweisen Steuerung zumindest eines der Verbrennungsmotoren sowie zumindest einer der elektrischen Maschinen verwendet werden. Ein derartiges Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Hybridantriebssystem beschriebenen Eigenschaften und Vor- teile in analoger Weise auf. Insbesondere ist es möglich, das Verfahren im Sinne der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Hybridantriebssystem gemachten Vorschläge in analoger Weise weiterzubilden. Ein derartig weitergebildetes Verfahren weist ebenfalls die bereits genannten Eigenschaften und Vorteile in analoger Weise auf.
Insbesondere ist es möglich, zumindest eine der elektrischen Maschinen und zumindest einen der Verbrennungsmotoren derart auszubilden und einzurichten, dass diese zumindest teilweise als Teil eines Hybridantriebssystems, insbesondere als Teil eines Hybridantriebssystems für ein Kraftfahr- zeug eingerichtet sind. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich in beliebiger Weise um ein Luftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug und ein Landfahrzeug (schienengebunden/nicht-schienengebunden) handeln. Das vorab vorgeschlagene Verfahren eignet sich in besonderem Maße für den hier vorgeschlagenen Zweck.
Weiterhin ist es möglich, das Verfahren so durchzuführen, dass zumindest eine der elektrischen Maschinen und zumindest einer der Verbrennungsmotoren derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass diese zumindest im Wesentlichen dauerhaft in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander betrie- ben werden. Auch für diesen Einsatzfall ist das vorliegend vorgeschlagene Verfahren besonders vorteilhaft.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Drehzahlerfassung mit hoher Abtastrate erfolgt. Insbesondere sollte die Drehzahlerfassung häufiger als nur einmal pro Umdrehung der entsprechenden Einrichtung erfolgen. Vielmehr ist es sinnvoll, dass die Drehzahlerfassung jeweils nach Durchschreiten eines relativ kleinen Drehwinkels, wie beispielsweise von jeweils 1 °, 2°, 3°, 4° oder 5 ° (oder auch Bruchteilen vom einem Grad) erfolgt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Drehzahlerfassung mit einer Zeitrate von beispielsweise 300 μs, 250 μs, 200 μs, 150 μs, 100 μs, 75 μs, 50 μs bzw. 25 μs erfolgt. Dadurch können sich besonders genaue Aussagen hinsichtlich der Drehzahl der Vorrichtung(en) ergeben. Insbesondere ist es möglich, die derart gewonnenen Drehzahlinformationen auch für weitergehende Zwecke, wie beispielsweise zur Berechnung weiterer Parameter, zu verwenden.
So ist es möglich, die Drehzahlerfassung zur Erkennung einer Drehzahlunruhe und/oder zur Erkennung von fehlerhaften Zündvorgängen, insbesondere des Verbrennungsmotors zu verwenden.
Auch kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn zur Steuerung zumindest einer elektrischen Maschine und/oder zumindest eines Verbrennungsmotors Daten zumindest einer zusätzlichen Drehzahlerfassungsvorrichtung verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Verwendung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben: Es zeigt:
Fig. 1 : Eine schematische Ansicht eines Hybridkraftfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 2: eine schematische Ansicht eines Hybridkraftfahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 3: eine schematische Ansicht eines Hybridkraftfahrzeugs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; Fig. 3: eine schematische Ansicht eines Hybridkraftfahrzeugs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches als Antrieb einen Hybridantrieb 2 aufweist. Kraftfahrzeug 1 und Hybridantrieb 2 sind zur Verdeutlichung des Prinzips nur schematisch dargestellt.
Der Hybridantrieb 2 umfasst eine elektrische Maschine 3 mit einer ersten Antriebswelle 4 sowie einen Verbrennungsmotor 6 mit einer zweiten Antriebswelle 5. Die erste Antriebswelle 4 ist direkt mit der elektrischen Maschine 3 gekoppelt, während die zweite Antriebswelle 5 direkt mit dem Verbrennungsmotor 6 gekoppelt ist. Die beiden Antriebswellen 4, 5 sind ü- ber ein Planetengetriebe 7 miteinander gekoppelt, Die gemeinsame Antriebsleistung von Verbrennungsmotor 6 und elektrischer Maschine 3 (die selbstverständlich auch negativ sein kann, beispielsweise dann, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Rekuperationsbetrieb befindet) wird über das Planetengetriebe 7 der Antriebsachse 8 zugeführt, an welcher die Räder 9 befestigt sind. Dieser Aufbau eines Hybridantriebs 2 ist auch als sogenannte Drehmomentkopplung bekannt. Über das Planetengetriebe 7 sind also erste Antriebswelle 4 und zweite Antriebswelle 5 über ein festes Drehzahlverhältnis, welches vom Aufbau des Planetengetriebes 7 vorgegeben wird, miteinander gekoppelt.
Zusätzlich ist beim vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel des Hybridantriebs 2 bei der zweiten Antriebswelle 5 ein Schaltgetriebe 10 und eine Kupplung 11 zwischen Verbrennungsmotor 6 und Planetengetriebe 7 vorge- sehen. Dadurch ist es möglich, den Verbrennungsmotor 6 bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs 1 stets in einem jeweils weitgehend treibstoffeffizienten Drehzahl- bzw. Drehmomentbereich zu betreiben. Über die Kupplung 11 kann der Verbrennungsmotor 6 zusätzlich ausgekuppelt werden, beispielsweise um das Schaltgetriebe 10 zu schalten, oder aber das Kraftfahrzeug 1 in einem Betriebszustand zu betreiben, in dem das Kraftfahrzeug 1 ausschließlich mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 bewegt bzw. verzögert wird. In letzterem Fall kann Energie, die zur Überwindung des mechanischen Widerstands des Verbrennungsmotors 6 aufgebracht werden müsste, eingespart werden.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführung des Hybridantriebs 2 ermöglicht den Einsatz einer einzigen Geschwindigkeitsmessvorrichtung 12, sowohl für den Verbrennungsmotor 6, als auch für die elektrische Maschine 3. Ist die Kupplung 11 geschlossen, so kann in Kenntnis der jeweils aktuellen Übersetzung des Schaltgetriebes 10 sowie in Kenntnis des Übersetzungsverhaltens des Planetengetriebes 7 bei Kenntnis der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 unmittelbar und eindeutig auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors 6 geschlossen werden. Dabei ist eine genaue Kenntnis der Drehzahl des Verbrennungsmotors 6 nur in einem Betriebszustand erforderlich, in dem der Verbrennungsmotor 5 zumindest teilweise zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 verwendet wird. In einem solchen Fall ist jedoch die Kupplung 11 ohnehin geschlossen.
Ist die Kupplung 11 dagegen geöffnet, so kann mit Hilfe der Geschwindig- keitsmessvorrichtung 12 keine (direkte) Aussage über die Drehzahl des Verbrennungsmotors 6 erzielt werden. Ein ungefährer Wert der Drehzahl kann jedoch basierend auf einem Ansteuersignal des Verbrennungsmotors 6 (beispielsweise für eine elektrische Einspritzpumpe des Verbrennungsmotors 6), welches von einer elektronischen Steuerung 13 über eine elektrische Leitung 14 dem Verbrennungsmotor 6 zugeführt wird, ermittelt werden. Da der Verbrennungsmotor 6 bei geöffneter Kupplung 11 nur die innere Reibung des Verbrennungsmotors 6 überwinden muss (die z. B. durch Versuchsstandmessungen ziemlich genau ermittelt werden kann), ist die Abschätzung für die Drehzahl, die man auf diese Weise gewinnen kann, für praktische Zwecke üblicherweise ausreichend genau. Die elektronische Steuervorrichtung 13 steht im Übrigen nicht nur mit dem Verbrennungsmotor 6 in Verbindung, sondern ebenfalls mit der Kupplung 11 , dem Schaltgetriebe 10, der Geschwindigkeitsmessvorrichtung 12, der elektrischen Maschine 3 und gegebenenfalls weiteren Einrichtungen. Die Verbindung über die in Fig. 1 dargestellten elektrischen Leitungen 14 kann dabei in einer beliebigen Richtung, oder aber auch in beide Richtungen erfolgen. Eine elektrische Leitung 14 kann somit dafür stehen, dass über diese elektrische Leitung 14 ein Messsignal erfasst wird, ein Steuersignal ausge- geben wird, oder beides.
Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Hybridantriebs 2 umfasst die Geschwindigkeitsmessvorrichtung 12 ein Geberrad 15, welches drehfest an der ersten Antriebswelle 4 befestigt ist, sowie einen Messsensor 16, der benachbart zu einem radial äußeren Bereich des Geberrads 15 angeordnet ist. Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Geberrad 15, Messsensor 16 und elektrische Maschine 3 zu einer Baueinheit 17 zusammenge- fasst. Die Erfassung der Drehgeschwindigkeit über die Geschwindigkeitsmessvorrichtung 12 kann in beliebiger Weise auf mechanischem Wege, auf optischem Wege, auf elektrischem Wege, auf magnetischem Wege und/oder auf elektromagnetischem Wege erfolgen. Rein beispielhaft kann ein Shunt-Widerstand, ein Sense-MOSFET und/oder ein Hall-Sensor, verwendet werden.
Möglich ist es im Übrigen auch, dass zusätzlich oder alternativ zur in Fig. 1 dargestellten Geschwindigkeitsmessvorrichtung 12 eine Drehzahldetektion unter Zuhilfenahme des inneren Aufbaus der elektrischen Maschine 3 erfolgen kann. So kann sich die Drehzahldetektion auf den Strom beziehen, der in einer oder in mehreren Ständerwicklungen der elektrischen Maschine fließt. Ebenso kann sich die Drehzahldetektion auf den Strom beziehen, der in die Reglerwicklung der elektrischen Maschine 3 fließt, um beispielsweise die Spannungskomponente zu ermitteln, die sich durch die Induktion der Ständerwicklungen zurück in die Reglerwicklung ergibt. Auch können die derart gewonnenen Signale ohne weiteres mit den Signalen der gegebenen- falls vorhandenen Geschwindigkeitsmessvorrichtung 12 (oder einer anderen Art von Geschwindigkeitsmessvorrichtung) kombiniert werden, um die Genauigkeit der Drehgeschwindigkeitsmesswerte zu erhöhen. Diese Kombination kann beispielsweise in der elektronischen Steuervorrichtung 13 erfolgen.
In Fig. 3 ist eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Hybridantriebs 1 gezeigt. Beim vorliegenden Hybridantrieb 23 ist auf der Antriebswelle 5 des Verbrennungsmotors 6 ein Zusatzgeberrad 25 angebracht. Der Zusatzmesssensor 24 ermittelt unter Zuhilfenahme des Zusatzgeberrads 25 die Dreh- zahl des Verbrennungsmotors 6 unabhängig davon, ob die Kupplung 11 geöffnet oder geschlossen ist.
Die Daten, die mit Hilfe des Zusatzmesssensors 24 gewonnen werden, werden von der elektronischen Steuervorrichtung 13 dazu verwendet, den Verbrennungsmotor 6 anzusteuern. Beispielsweise dienen die vom Zusatzmesssensor 24 gewonnenen Daten dazu, die Schaltstrategie des Schaltgetriebes 10 zu ermitteln, die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 6 zu steuern. Zusatzmesssensor 24 und Zusatzgeberrad 25 sind darauf hin optimiert, die dafür erforderlichen Daten in hoher Güte zur Verfügung stellen zu können. In analoger Weise werden die vom Messsensor 16 ermittelten Daten dazu verwendet, die elektrische Maschine 3 anzusteuern.
Die vom Messsensor 16 gewonnenen Daten werden jedoch von der elektronischen Steuervorrichtung 13 zusätzlich dazu verwendet, Zündaussetzer oder sonstige Verbrennungsfehler des Verbrennungsmotors 6 zu erkennen, um gegebenenfalls entsprechende Korrekturmaßnahmen einzuleiten. Die vom Messsensor 16 gewonnenen Daten sind hierzu besonders geeignet, da bei handelsüblichen elektrischen Maschinen 3 in der Regel ohnehin ein Geberrad 15 und ein Messsensor 16 verwendet werden muss, die eine hohe Genauigkeit sowie eine hohe Messwert-Samplingfrequenz aufweisen. Sowohl eine hohe Genauigkeit, als auch eine hohe Messwert-Samplingfrequenz verbessern die Genauigkeit der Erkennung von Zündaussetzern und/oder sonstigen Verbrennungsfehlern des Verbrennungsmotors 6.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Kraftfahrzeug 18 dargestellt, das mit einem Hybridantrieb 19 ausgerüstet ist, der von dem in Fig. 1 gezeigten Hybridantrieb 2 im manchen Teilen abweicht. Für gleichartige Komponenten werden aus Einheitlichkeitsgründen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Analog zum in Fig. 1 dargestellten Kraftfahrzeug 1 ist auch das vorliegende Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor 6 und einer elektrischen Maschine 3 versehen, die beide ihre Antriebsleistung einer gemeinsamen Antriebsachse 8 zuführen. Der Verbrennungsmotor 6 treibt eine Antriebswelle 21 an, die über eine Kupplung 11 mit einer gemeinsamen Antriebswelle 20 drehfest verbunden werden kann, bzw. mechanisch von dieser getrennt werden kann. An der gemeinsamen Antriebswelle 20 ist die elektrische Maschine 3 angeordnet. Die gemeinsame Antriebswelle 20 kann dabei als durchgängige Welle ausgebildet werden, die die elektrische Maschine 3 durch- greift. Die gemeinsame Antriebswelle 20 führt zu einem Schaltgetriebe 10, mit welchem das Drehzahlverhältnis zwischen gemeinsamer Antriebswelle 20 und Antriebsachse 8 geeignet angepasst werden kann. Vom Schaltgetriebe 10 führt die Antriebsenergie über ein Differential 22 an die Antriebsachse 8 und somit schlussendlich an die Räder 9. An der gemeinsamen Antriebswelle 20 ist zusätzlich eine Geschwind ig- keitsmessvorrichtung 12 mit einem Geberrad 15 und einem Messsensor 16 angeordnet. Auch hier können Geberrad 15, Messsensor 16 und elektrische Maschine 3 als eine Baueinheit 17 ausgeführt sein.
Dadurch, dass der Verbrennungsmotor 6 lediglich über die Kupplung 11 mit der gemeinsamen Antriebswelle 20 (und somit mit dem Geberrad 15) mechanisch gekoppelt ist, kann der Messsensor 16 besonders genaue Messdaten über das Drehzahlverhalten des Verbrennungsmotors 6 erfassen. Insbe- sondere kann es zu keinen Störungen durch ein mechanisches Spiel von ineinandergreifenden Zahnrädern kommen. Ein derartiges mechanisches Spiel ist bei einem Schaltgetriebe 10 in aller Regel nicht vermeidbar. Wenn es sich bei dem Schaltgetriebe 10 um ein Automatikgetriebe handelt, kommt es bei üblichen Bauformen darüber hinaus zu einem Schlupf zwischen Ein- gangswelle und Ausgangswelle des Automatikgetriebes. Aufgrund des Aufbaus des in Fig. 2 dargestellten Hybridantriebs 19 ist dieser jedoch auch für automatische Schaltgetriebe geeignet.
In Fig. 4 ist eine Abwandlung des in Fig. 3 dargestellten Hybridantriebs 19 dargestellt. Das vorliegend dargestellte Hybridantriebssystem 26 weist analog zum in Fig. 3 dargestellten Hybridantriebssystem 23 ein Zusatzgeberrad 25 und einen Zusatzmesssensor 24 an der Antriebswelle 21 des Verbrennungsmotors 6 auf.
Analog zum in Fig. 3 dargestellten Hybridantrieb 23 werden auch hier die vom Messsensor 16 gewonnenen Daten von der elektronischen Steuervorrichtung 13 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 3 sowie zusätzlich zur Erkennung von Zündaussetzern und/oder sonstigen Verbrennungsfehlern des Verbrennungsmotors 6 verwendet. Die sonstigen Steuerungsaufga- ben des Verbrennungsmotors 6 werden jedoch von der elektronischen Steu- ervorrichtung unter Verwendung von Daten übernommen, die vom Zusatzmesssensor 24 gewonnen werden.

Claims

Ansprüche
1. Hybridantriebssystenn (2, 19) für ein Kraftfahrzeug (1 , 18), aufweisend wenigstens ein Steuersystem (13), wenigstens eine Drehzahlerfas- sungsvorrichtung (12), wenigstens eine elektrische Maschine (3) und wenigstens einen Verbrennungsmotor (6), wobei wenigstens eine e- lekthsche Maschine (3) und wenigstens ein Verbrennungsmotor (6) zumindest zeitweise in einem festen Drehzahlverhältnis miteinander gekoppelt (7, 10, 11 ) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- System (13) zumindest zeitweise die Daten einer ersten Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) zur zumindest teilweisen Steuerung zumindest einer elektrischen Maschine (3) und zumindest eines Verbrennungsmotors (6) heranzieht.
2. Hybridantriebssystem (2, 19) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der elektrischen Maschinen (3) und zumindest einer der Verbrennungsmotoren (6) zumindest im Wesentlichen dauerhaft in einem festen Drehzahlverhältnis (7, 10, 11 ) miteinander gekoppelt sind.
3. Hybridantriebssystem (2, 19) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) in Verbindung mit zumindest einer elektrischen Maschine (3), vorzugsweise integral mit zumindest einer elektrischen Maschine (3) ausgebildet sind.
4. Hybridantriebssystenn (2, 19) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile eines Steuersystems (13) des Hybridantriebssystems (2, 19) in Verbindung mit zumindest einer elektrischen Maschine (3), insbesondere gemeinsam mit dem Steuergerät zumindest einer elektrischen Maschine (3) ausgebildet ist.
5. Hybridantriebssystem (2, 19) nach einem der vorangehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) und/oder zumindest Teile der Steuervorrichtung (13) als Hochfrequenzdatenerfassungsvorrichtung ausgebildet sind.
6. Hybridantriebssystem (2, 19) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Steuersystems (13) als Drehzahlunruhedetektionseinrichtung und/oder als Verbrennungsfehlerdetektionseinrichtung ausgebildet sind.
7. Hybridantriebssystem (2, 19) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zusätzliche Drehzahlerfassungsvorrichtung vorgesehen ist, vorzugsweise in Verbindung mit zumindest einem Verbrennungsmotor (6).
8. Verfahren zum Betreiben zumindest einer elektrischen Maschine (3) und zumindest einem Verbrennungsmotor (6), wobei zumindest eine der elektrischen Maschinen (3) und zumindest einer der Verbrennungsmotoren (6) derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass diese zumindest zeitweise in einem festen Drehzahlverhältnis (7, 10, 11 ) zueinander betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumin- dest während eines Betriebs mit festem Drehzahlverhältnis (7, 10, 11 ) zueinander mittels zumindest einer ersten Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) Daten erfasst werden, die zumindest zeitweise zur zumindest teilweisen Steuerung zumindest eines der Verbrennungsmotoren (6) sowie zumindest einer der elektrischen Maschinen (3) verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der elektrischen Maschinen (3) und zumindest einer der Verbrennungsmotoren (6) derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass diese zumindest zeitweise als Teil eines Hybridantriebssystems (2, 19), insbesondere als Teil eines Hybridantriebssystems (2, 19) für ein Kraftfahrzeug (1 ) eingerichtet sind.
10.Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der elektrischen Maschinen (3) und zumindest einer der Verbrennungsmotoren (6) derart ausgebildet und eingerichtet sind, dass diese zumindest im Wesentlichen dauerhaft in einem festen Drehzahlverhältnis (7, 10, 11 ) zueinander betrieben werden.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) mit hoher Abtastrate erfasst werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) zur Erkennung einer Drehzahlunruhe und/oder zur Erkennung von fehlerhaften Zündvorgängen verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung zumindest einer elektrischen Maschine (3) und/oder zumindest eines Verbrennungsmotors (6) Daten zumindest einer zusätzlichen Drehzahlerfassungsvorrichtung (12) verwendet > werden.
PCT/EP2009/060417 2008-08-19 2009-08-12 Hybridantriebssystem WO2010020565A2 (de)

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