Die Teilfunktion "Fahrzustände Hybridantriebssystem Funktion" wird aus der Sicht des Hybrid-Systems betrachtet und beschrieben.
Interne Signale vom Verbrennungsmotor, die während der Fahrzustände eingelesen werden, sind in folgenden Dokumenten beschrieben:
Synchronisierung der Einspritz- und Zündfolge Funktion
Drehmomentkoordination Funktion
Funktionsvoraussetzungen Fahrzustände Hybridantriebssystem allgemein
Hybrid-System "READY" (grün)
Wählhebelstellung "D" oder "R"
Fahrzustände Hybridantriebssystem allgemein
Die Fahrzustände werden unterschieden in Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor, Hybrid-Fahrbetrieb und Elektrischen Fahrbetrieb (Segel-Modus, Rangieren).
Beim Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor wird die Elektrische Maschine meist als Generator betrieben (Generatormodus).
Beim Hybrid-Fahrbetrieb wirkt, je nach Anforderung und Ladezustand der Hochvolt-Batterie (A100g1), das Drehmoment der Elektrischen Maschine (A79/1) zusammen (unterstützend) mit dem Drehmoment des Verbrennungsmotors. Die Unterstützung erfolgt beim Anfahren und Beschleunigen (Boost-Modus).
Im elektrischen Fahrbetrieb erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs rein elektrisch durch die Elektrische Maschine.
Das Steuergerät CDI (N3/9) (bei Dieselmotor) oder Steuergerät ME (N3/10) (bei Benzinmotor) liest im Hybrid-Fahrbetrieb folgende Signale ein:
– Fahrpedalsensor (B37)
– Motorlastanforderung Fahrer
– Fahrpedalbetätigung schnell oder langsam (bei Beschleunigung)
– Steuergerät rekuperatives Bremssystem (N30/6) über Fahrwerk-CAN 1 (CAN E1)
– Raddrehzahl, Signal
– Status Betriebsbremse
– Drehmoment Absenkung, Anforderung
– Steuergerät Batteriemanagementsystem (N82/2) über Hybrid-CAN (CAN L)
– Spannung Hochvolt-Batterie
– Temperatur Hochvolt-Batterie
– Steuergerät Video- und Radarsensorik (N62/2) (bei Code (233) DISTRONIC PLUS Code (237) Aktiver Totwinkel-Assistent oder Code (238) Aktiver Spurhalte-Assistent), Anforderung Drehmoment Änderung über Fahrwerk-FlexRay
(Flex E) und Fahrwerk-CAN 1
– Steuergerät Leistungselektronik (N129/1)
– Status Elektrische Maschine über Hybrid-CAN
– Drehmoment Elektrische Maschine
– Drehzahl Elektrische Maschine
– Ladespannung/-strom, Signal über Hybrid-CAN
– Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4) über Antriebs-CAN (CAN C)
– Nasskupplung, Status
– Fahrstufe, Status
Fahrzustände Funktionsablauf
Der Funktionsablauf ist in folgenden Punkten beschrieben:
Funktionsablauf Antrieb mit Verbrennungsmotor
Funktionsablauf Anfahren
Funktionsablauf Boosten
Funktionsablauf Elektrischer Fahrbetrieb
Funktionsablauf Generatorbetrieb
Funktionsablauf Lastpunktverschiebung
Funktionsablauf Antrieb mit Verbrennungsmotor
Der Antrieb mit Verbrennungsmotor stellt den Standardfahrbetrieb dar.
Im Standardfahrbetrieb wird gefahren, wenn:
– die vom Fahrer gewünschte Leistung nicht von der Elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann.
– der Hybrid-Fahrbetrieb aufgrund eines zu niedrigen Ladezustands der Hochvolt-Batterie nicht möglich ist.
– die Motoröltemperatur im Verhältnis zur Außentemperatur zu gering ist.
– Fehler im Hybrid-System gemeldet werden.
Zusätzliche Funktionsvoraussetzungen Anfahren
Keine kritischen Fehler im Antriebssystem
Fahrzeug steht
Funktionsablauf Anfahren
Beim Anfahren wird der Drehmomentwunsch des Fahrers vom Steuergerät CDI oder ME eingelesen. Das Steuergerät CDI oder ME berechnet und verteilt das erforderliche Anfahrdrehmoment auf den Verbrennungsmotor und die Elektrische Maschine. Dazu fordert das Steuergerät CDI oder ME ein zusätzliches motorisches Drehmoment über das Steuergerät Leistungselektronik an.
Die Elektrische Maschine wird über das Steuergerät Leistungselektronik aus der Hochvolt-Batterie mit Energie versorgt.
Rein elektrisch angefahren werden kann, wenn:
– der angeforderte Drehmomentwunsch des Fahrers allein elektrisch umgesetzt werden kann
– kein Fehler im Hybrid-System gemeldet ist
– der Ladezustand der Hochvolt-Batterie ausreichend hoch ist
Ist der Verbrennungsmotor aus (z. B. Automatischer Motorstopp), wird die Ölversorgung des Automatischen Getriebes über die Elektrische Getriebeölpumpe (M42) sichergestellt.
Weitere Informationen zum Automatischen Motorstart/-stopp und zur Ölversorgung des Automatischen Getriebes sind in folgenden Dokumenten beschrieben:
Automatischer Motorstart Funktion
Automatischer Motorstopp Funktion
Ölversorgung Automatisches Getriebe Funktion
Funktionsablauf Boost-Modus
Im Boost-Modus unterstützt die Elektrische Maschine den Verbrennungsmotor, um schnellstmöglich das geforderte Solldrehmoment zu erreichen oder das Antriebsdrehmoment bei maximal erreichtem Verbrennungsmotordrehmoment zu verstärken.
Dauer und Intensität des Boost-Modus sind hierbei abhängig vom Ladezustand der Hochvolt-Batterie und der Stellung des Fahrpedals. Eine Drehzahlangleichung zwischen Verbrennungsmotor und Elektrischer Maschine wird über die entsprechende Ansteuerung der Nasskupplung realisiert. Hierzu fordert das Steuergerät CDI oder ME über den Antriebs-CAN die Ansteuerung der Nasskupplung an.
Weitere Informationen zur Ansteuerung der Nasskupplung sind in folgendem Dokument beschrieben:
Nasskupplung Funktion
Um dem Wunsch des Fahrers nach Drehmoment zu entsprechen, fordert das Steuergerät CDI oder ME vom Steuergerät Leistungselektronik das maximal verfügbare Drehmoment der Elektrischen Maschine an.
Das Steuergerät Leistungselektronik steuert anhand des Signals tolerierbare/r Entladespannung/-strom, gemeldet vom Steuergerät CDI oder ME, die Elektrische Maschine entsprechend an.
Dazu fordert das Steuergerät CDI oder ME beim Steuergerät Leistungselektronik das vorher errechnete motorische Drehmoment der Elektrischen Maschine an. Diese wird über das Steuergerät Leistungselektronik aus der Hochvolt-Batterie mit Energie versorgt und wirkt zusammen mit dem Verbrennungsmotor auf den Antrieb.
Funktionsablauf Elektrischer Fahrbetrieb
Das Hybrid-System ermöglicht bei geringen Soll-Achsdrehmoment-Anforderungen und Geschwindigkeiten <35 km/h ein rein elektrisches Fahren. Dies gilt sowohl für Vorwärts- als auch für Rückwärtsfahrt.
Der Funktionsablauf gliedert sich in die folgenden Fahrmodi:
Funktionsablauf Elektrische Fahrt
Funktionsablauf Kriechen
Funktionsablauf Segel-Modus
Funktionsablauf Elektrische Fahrt
Bei einem geringen angeforderten Drehmoment durch den Fahrer und einem ausreichend hohen Ladezustand der Hochvolt-Batterie fordert das Steuergerät CDI oder ME vom Steuergerät Leistungselektronik ein Soll-Drehmoment der Elektrischen Maschine an.
Das Steuergerät Leistungselektronik steuert die Elektrische Maschine motorisch an und wirkt so auf den Antrieb.
Dazu versorgt die Hochvolt-Batterie das Steuergerät Leistungselektronik mit Gleichspannung, die in Dreiphasen-Wechselspannung gewandelt wird.
Um den Verbrennungsmotor vom Antrieb zu trennen, fordert das Steuergerät CDI oder ME über den Antriebs-CAN die entsprechende Ansteuerung der Nasskupplung an.
Funktionsablauf Kriechen
Es wird das beim Automatikgetriebe typische Kriechen elektrisch, über die Elektrische Maschine oder über den Verbrennungsmotor und den Schlupf der Nasskupplung simuliert, wenn das Brems- und das Fahrpedal nicht betätigt werden.
Kriechen elektrisch:
Beim elektrischen Kriechen wird die Elektrische Maschine mit einem geringen Strom versorgt und wirkt mit dem so erzeugten Drehmoment direkt auf den Antriebsstrang.
Kriechen mit dem Verbrennungsmotor:
Bei z. B. niedrigem Ladezustand der Hochvolt-Batterie wird das Kriechen über den Verbrennungsmotor und den Schlupf der Nasskupplung realisiert.
Funktionsablauf Segel-Modus
Werden Brems- und Fahrpedal bei rollendem Fahrzeug nicht betätigt, wird der Verbrennungsmotor im Fahrprogramm Economy (E) bis zu einer Geschwindigkeit < 160 km/h über das Öffnen der Nasskupplung vom Antrieb getrennt und abgeschaltet.
Bei ausreichend hohem Ladezustand der Hochvolt-Batterie und leicht betätigtem Fahrpedal unterstützt die Elektrische Maschine den Antrieb, um der abfallenden Fahrzeuggeschwindigkeit entgegenzuwirken.
Dazu fordert das Steuergerät CDI oder ME über Hybrid-CAN ein motorisches Drehmoment beim Steuergerät Leistungselektronik an. Dieses steuert nach der Anforderung die Elektrische Maschine entsprechend an.
Zusätzliche Funktionsvoraussetzungen Generatorbetrieb
SOC (State of Charge) < 60 %
Kein Boosten, keine Rekuperation oder Lastpunktverschiebung
Funktionsablauf Generatorbetrieb
Im Generatorbetrieb wird die Elektrische Maschine, angetrieben vom Verbrennungsmotor, als Generator verwendet, um elektrische Energie zu erzeugen.
Dazu wird die Rotationsenergie der Kurbelwelle vom Rotor der Elektrische Maschine aufgenommen. Durch die Drehbewegung des Rotors wird in den drei Wicklungen des Stators Wechselspannung induziert. Die so gewonnene elektrische Energie in Form einer Drei-Phasen-Wechselspannung wird vom Steuergerät Leistungselektronik begrenzt, überwacht und in Hochvolt-Gleichspannung umgewandelt.
Das Steuergerät Leistungselektronik versorgt mit der erzeugten elektrischen Energie das Hochvolt-Bordnetz, den elektrischen Kältemittelkompressor (A9/5) und das 12-V-Bordnetz und deren Bauteile.
Zusätzliche Funktionsvoraussetzungen Lastpunktverschiebung
SOC >70 %
Kein Boosten
Funktionsablauf Lastpunktverschiebung
Der Wirkungsgrad der Hochvolt-Batterie nimmt mit steigender Abweichung vom SOC-Arbeitspunkt ab. Wird die Hochvolt-Batterie bei niedrigem bzw. sehr hohem SOC-Wert geladen bzw. entladen, entstehen dabei erhöhte Energieverluste in Form von Wärme. Um dies zu verringern und Platz für potenziell anfallende Rekuperationsenergie bereitzustellen, wird bei Überschreitung des SOC-Wertes die Hochvolt-Batterie mit Unterstützung des Verbrennungsmotors durch die Elektrische Maschine entladen.
Damit wird der Lastpunkt des Verbrennungsmotors verschoben. Das heißt, das Drehmoment des Verbrennungsmotors wird vom Steuergerät CDI oder ME zurückgenommen.
Ziel ist es, die Verschiebung des Lastpunktes möglichst innerhalb des Lastpunkt-Bereichs mit gutem Wirkungsgrad zu halten.
Zudem wird die Lastpunktverschiebung genutzt, den Verbrennungsmotor stärker zu belasten, um den Katalysator auf Betriebstemperatur zu bringen oder die für die Dieselpartikelfilter-Regenierung erforderliche Abgastemperatur zu erreichen.
Referenzierte Dokumente
- gf0830p9999flm Übersicht Systembauteile Hybridantriebssystem