DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

4.3. Komfortfunktionalität
Neben der Reduktion von Schadstoffen, der Einsparung
von Kraftstoff sowie der Boostfunktionalität bietet ein
Hybridantriebssystem zusätzlich noch die Möglichkeit,
Komfortfunktionen auszuführen. Spürbare Lastwechsel
während der Fahrt können gedämpft werden, indem das
elektrische Antriebssystem entsprechend angesteuert
wird. Hervorzuheben sind dabei die Kompensation der
Zugkraftunterbrechung, die aktive Schwingungsdämpfung
im Antriebsstrang sowie die Synchronisation eines
Schaltgetriebes.
Während eines Gangwechselvorgangs wird üblicherweise
eine Trennkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor
und dem Getriebe geöffnet, wodurch für die Insassen des
Fahrzeugs spürbar die Antriebszugkraft unterbrochen
wird. Gemäß der DE 100 08 344 A1 kann durch die exakte
Ansteuerung des Elektromotors in einem
Hybridantriebssystem nun diese Schaltübertragungslücke
durch ein zusätzliches Antriebsmoment des Elektromotors
während des Gangwechsels kompensiert werden.
Figur 11: Kompensation der Zugkraftunterbrechung mit Hilfe
eines Elektromotors; aus DE 100 08 344 A1.
Wie aus der Figur 11 zu entnehmen ist, gleicht der
Elektromotor (Motor) die beim Aus- und Einkuppelvorgang
abnehmende bzw. zunehmende „Eingangsantriebskraft“
des Verbrennungsmotors (Maschine) aus, so dass sich in
der Addition ein konstanter Vortrieb ergibt.
Eine weitere Komfortfunktion wird in der
DE 102 23 426 A1 beschrieben. In einem Antriebsstrang,
der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird,
treten abhängig von der Drehzahl des
Verbrennungsmotors und von der Anzahl der Zylinder
Drehmomentschwankungen auf. Diese
Drehmomentschwankungen können verringert werden,
indem der Elektromotor in einem Hybridantriebsstrang nun
derart angesteuert wird, dass er ein mit den
Drehmomentschwankungen des Verbrennungsmotors
phasengleiches, aber entgegengesetztes
Gegendrehmoment abgibt, das in der Amplitude den
Drehmomentschwankungen entspricht.
Der Elektromotor in einem Hybridantriebsstrang kann bei
einer entsprechenden konstruktiven Anordnung, in der der
Elektromotor beispielsweise mit der
Getriebeeingangswelle eines Schaltgetriebes verbunden
ist, zur Synchronisationshilfe herangezogen werden, wie
es die DE 42 02 083 A1 zeigt. Erkennt das
Steuerungssystem des Hybridantriebsstrangs einen
Gangwechsel, so kann der Elektromotor die Welle, mit der
er verbunden ist, auf die nach dem Gangwechsel
errechnete Solldrehzahl beschleunigen oder abbremsen.
4.4. Management und Steuerung der
Betriebsstrategie
Wie die unterschiedlichen Betriebsmodi zeigen, weist der
Hybridantriebsstrang eine wesentlich höhere Komplexität
auf als der konventionelle Antriebsstrang, so dass der
Regelung und Steuerung eines Hybridantriebs eine
bedeutende Rolle zukommt. Die Aufgabe der Steuerung
ist, den Fahrerwunsch aufzunehmen und zu interpretieren
sowie die geeigneten Antriebsstrangkomponenten
anzusprechen. In Abhängigkeit der Zielkriterien einer
Betriebsstrategie, wie beispielsweise minimaler
Kraftstoffverbrauch oder optimaler Wirkungsgrad, legt die
Hybridantriebsstrangsteuerung dabei den Betrieb aller
Hybridantriebsstrangkomponenten sowie die
Momentenverteilung auf die beiden Antriebssysteme fest.
Neben dem aktuellen Zustand der
Antriebsstrangkomponenten, der durch Sensoren erfasst
wird, können für die Ermittlung der Betriebsstrategie auch
fahrzeugexterne Informationen, wie Fahrtroute mit
Steigungen und Gefälle, Autobahnfahrt oder Stadtverkehr
mit vielen Ampeln, Geschwindigkeitsbegrenzungen oder
Stauinformationen oder auch meteorologische Daten mit
herangezogen werden. [5, 8, DE 198 31 487 C1,
DE 102 26 143 B4].
Insbesondere der Ladungszustand des elektrischen
Energiespeichers ist ein bestimmender Parameter, der die
Ansteuerung der Komponenten eines
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