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DE102020204284A1 - Method for operating a hybrid drive train for a motor vehicle - Google Patents

Method for operating a hybrid drive train for a motor vehicle Download PDF

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DE102020204284A1
DE102020204284A1 DE102020204284.5A DE102020204284A DE102020204284A1 DE 102020204284 A1 DE102020204284 A1 DE 102020204284A1 DE 102020204284 A DE102020204284 A DE 102020204284A DE 102020204284 A1 DE102020204284 A1 DE 102020204284A1
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DE
Germany
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motor vehicle
operating mode
combustion engine
internal combustion
purely
Prior art date
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Pending
Application number
DE102020204284.5A
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German (de)
Inventor
Matthias Mueller-Linkowitsch
Christian SIBLA
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor (VM) und eine elektrische Maschine (EM) als Antriebsquellen für das Kraftfahrzeug aufweist, wobei im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor (VM) und der elektrischen Maschine (EM) eine Trennkupplung (K0) angeordnet ist, wobei Verbrennungsmotor (VM) und elektrische Maschine (EM) alleine oder gemeinsam mechanisch auf Antriebsräder (DW) des Kraftfahrzeugs wirken, wobei in einem ersten rein elektrischen Betriebsmodus allein die elektrische Maschine (EM) das Kraftfahrzeug antreibt, während die Trennkupplung (K0) geöffnet ist, wobei in einem zweiten rein elektrischen Betriebsmodus, in dem allein die elektrische Maschine (EM) das Kraftfahrzeug antreibt, die Trennkupplung (K0) geschlossen ist, sowie elektronische Steuereinheit (ECU) zur Durchführung eines solchen Verfahrens, sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinheit (ECU).A method for operating a hybrid drive train for a motor vehicle, the drive train having an internal combustion engine (VM) and an electric machine (EM) as drive sources for the motor vehicle, with a Separating clutch (K0) is arranged, the internal combustion engine (VM) and electrical machine (EM) acting alone or together mechanically on drive wheels (DW) of the motor vehicle, with the electrical machine (EM) driving the motor vehicle alone in a first purely electrical operating mode, while the separating clutch (K0) is open, with the separating clutch (K0) being closed in a second purely electrical operating mode, in which the electric machine (EM) alone drives the motor vehicle, as well as the electronic control unit (ECU) for carrying out such a method, as well as Motor vehicle with such a control unit (ECU).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein elektronisches Steuergerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät.The invention relates to a method for operating a hybrid drive train for a motor vehicle. The invention also relates to an electronic control device for carrying out such a method, as well as a motor vehicle with such a control device.

Im Stand der Technik sind verschiedene Varianten von Hybrid-Antriebstrangkonfigurationen für Kraftfahrzeuge bekannt. Insbesondere für Plug-In-Hybridfahrzeuge wird häufig eine Parallel-Hybrid-Konfiguration verwendet, bei der Verbrennungsmotor und elektrische Maschine durch eine Trennkupplung miteinander verbindbar, bzw. voneinander entkoppelt werden können. Dadurch kann bei einem rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang abgekoppelt werden, damit dessen Schleppverluste den Wirkungsgrad des Antriebs nicht verringern.Various variants of hybrid drive train configurations for motor vehicles are known in the prior art. In particular for plug-in hybrid vehicles, a parallel hybrid configuration is often used, in which the internal combustion engine and electrical machine can be connected to one another or decoupled from one another by a separating clutch. As a result, in the case of a purely electric drive of the motor vehicle, the internal combustion engine can be decoupled from the drive train so that its drag losses do not reduce the efficiency of the drive.

Die Patentanmeldung EP 2 666 689 A1 lehrt eine Rekuperations-Steuerung für einen derartigen Hybridantriebstrang. Darin wird während einem Rekuperations-Betrieb die Trennkupplung geschlossen, wenn die Steuerung eine Kraftstoff-Ersparnis berechnet.The patent application EP 2 666 689 A1 teaches a recuperation control for such a hybrid drive train. In this, the separating clutch is closed during a recuperation operation when the control calculates a fuel saving.

Die Patentanmeldung WO 2014/158826 A1 lehrt ein Verfahren zur Steuerung der Trennkupplung in einem Hybridantrieb während einem Rekuperations-Betrieb. Dabei wird die Trennkupplung dann geöffnet, wenn eine dadurch erzielbare Kraftstoff-Ersparnis größer ist als der Kraftstoffverbrauch bei einem Leerlauf-Betrieb des Verbrennungsmotors.The patent application WO 2014/158826 A1 teaches a method for controlling the disconnect clutch in a hybrid drive during a recuperation operation. In this case, the separating clutch is opened when the fuel savings that can be achieved thereby are greater than the fuel consumption when the internal combustion engine is idling.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Betriebsbereich eines derartigen Parallel-Hybridantriebsstrangs zu erweitern.It is the object of the invention to expand the operating range of such a parallel hybrid drive train.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments result from the dependent claims, the description and the figures.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Als Antriebsquellen für das Kraftfahrzeug weist der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine auf. Im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine ist eine Trennkupplung angeordnet. Ist die Trennkupplung geöffnet, so wirkt die elektrische Maschine mechanisch auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs; der Verbrennungsmotor ist bei geöffneter Trennkupplung vom Antriebstrang abgekoppelt. Ist die Trennkupplung geschlossen, wirken elektrische Maschine und Verbrennungsmotor zusammen auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs. Die Antriebsverbindung zwischen elektrischer Maschine und Antriebsräder kann unterbrochen werden, beispielsweise durch ein zwischen der elektrischen Maschine und den Antriebsrädern angeordnetem Getriebe.To achieve the object, a method for operating a hybrid drive train for a motor vehicle is proposed. The drive train has an internal combustion engine and an electrical machine as drive sources for the motor vehicle. A separating clutch is arranged in the power flow between the internal combustion engine and the electrical machine. If the separating clutch is open, the electrical machine acts mechanically on the drive wheels of the motor vehicle; the combustion engine is decoupled from the drive train when the separating clutch is open. If the separating clutch is closed, the electric machine and the internal combustion engine work together on the drive wheels of the motor vehicle. The drive connection between the electric machine and the drive wheels can be interrupted, for example by a gear arranged between the electric machine and the drive wheels.

Es sind zwei verschiedene, rein elektrische Betriebsmodi zum Betrieb des Hybrid-Antriebsstrangs vorgesehen. In einem ersten rein elektrischen Betriebsmodus treibt allein die elektrische Maschine das Kraftfahrzeug an, während die Trennkupplung geöffnet ist. Erfindungsgemäß ist ein zweiter rein elektrischen Betriebsmodus vorgesehen, in dem allein die elektrische Maschine das Kraftfahrzeug antreibt, während die Trennkupplung geschlossen ist.There are two different, purely electrical operating modes for operating the hybrid drive train. In a first purely electrical operating mode, the electrical machine alone drives the motor vehicle while the separating clutch is open. According to the invention, a second purely electrical operating mode is provided in which the electrical machine alone drives the motor vehicle while the separating clutch is closed.

Ein derartiger, auf den ersten Blick unvorteilhafter Betriebsmodus des Hybrid-Antriebsstrangs weist in bestimmen Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs Vorteile auf. Denn durch das Geschlossen-Halten der Trennkupplung während des rein elektrischen Antriebs kann beispielsweise die Zeit zum Starten des Verbrennungsmotors verkürzt werden, da ein Hochschleppen des Verbrennungsmotors auf seine Startdrehzahl entfällt. Zudem kann das Drehmomentpotential der elektrischen Maschine im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus zur Gänze genutzt werden, da keine Drehmoment-Reserve zum Anlassen des Verbrennungsmotors vorgehalten werden muss.Such an operating mode of the hybrid drive train, which at first glance is disadvantageous, has advantages in certain operating situations of the motor vehicle. Because by keeping the clutch closed during the purely electric drive, the time to start the internal combustion engine can be shortened, for example, since the internal combustion engine does not need to be dragged up to its starting speed. In addition, the torque potential of the electrical machine can be used in its entirety in the second, purely electrical operating mode, since no torque reserve needs to be kept for starting the internal combustion engine.

Vorzugsweise wird der Verbrennungsmotor im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus unbefeuert betrieben. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind Einlass- und Auslass-Ventile des Verbrennungsmotors im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus zumindest dann entweder dauerhaft geöffnet oder dauerhaft geschlossen, wenn das Kraftfahrzeug durch die elektrische Maschine angetrieben wird. Durch einen derartigen Betrieb können die Schleppverluste des unbefeuert betriebenen Verbrennungsmotors reduziert werden, da die Ladungswechselverluste entfallen. Zudem kann der Verbrennungsmotor ausgehend von diesem Betrieb sehr einfach gestartet werden, indem das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslass-Ventile wieder aufgenommen wird und Kraftstoff in die Brennräume eingespritzt wird. Ein Beschleunigen des Verbrennungsmotors auf seine Anlassdrehzahl entfällt.The internal combustion engine is preferably operated unfired in the second purely electrical operating mode. According to a further advantageous embodiment, inlet and outlet valves of the internal combustion engine are either permanently open or permanently closed in the second purely electrical operating mode at least when the motor vehicle is being driven by the electrical machine. Such an operation allows the drag losses of the unfired internal combustion engine to be reduced, since there are no gas exchange losses. In addition, the internal combustion engine can be started very easily from this mode of operation by resuming the opening and closing of the inlet and outlet valves and fuel being injected into the combustion chambers. There is no need to accelerate the internal combustion engine to its starting speed.

Bei einem Verzögerungs- oder Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugs werden die Einlass- und Auslassventile vorzugsweise derart angesteuert, dass die Schleppverluste des Verbrennungsmotors erhöht werden. Dieser Verfahrensschritt wird vorzugsweise dann angewendet, wenn ein von der elektrischen Maschine generatorisch erzeugbares Drehmoment begrenzt werden soll, beispielsweise bei einem vollen Ladungszustand der Batterie. Dadurch kann beispielsweise bei einer Bergabfahrt die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in einem Tempomat-Betrieb auch dann gehalten werden, wenn die elektrische Maschine kein generatorisches Drehmoment mehr abgeben soll, und wenn ein Betätigen einer Betriebsbremsanlage des Kraftahrzeugs vermieden werden soll. Der Verfahrensschritt kann auch dann angewendet werden, wenn ein maximal von der elektrischen Maschine generatorisch erzeugbares Drehmoment nicht ausreicht, um eine Sollverzögerung oder eine Sollgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu erreichen, bzw. zu halten. Auch dadurch kann ein Betätigen einer Betriebsbremsanlage vermieden werden.When the motor vehicle is decelerating or braking, the inlet and outlet valves are preferably activated in such a way that the drag losses of the internal combustion engine are increased. This method step is preferably used when a torque that can be generated by the electric machine as a generator is to be limited, for example when the battery is fully charged. This can For example, when driving downhill, the speed of the motor vehicle can also be maintained in a cruise control mode when the electric machine is no longer to output generator torque and when actuation of a service brake system of the motor vehicle is to be avoided. The method step can also be used when a maximum torque that can be generated by the electric machine as a generator is not sufficient to achieve or maintain a target deceleration or a target speed of the motor vehicle. In this way too, actuation of a service brake system can be avoided.

Zur Klarstellung sei festgehalten, dass sich der zweite rein elektrische Betriebsmodus von einem Motorstart-Betriebsmodus, bzw. von einem Verbrennungsmotor-Abstellmodus unterscheidet. Der zweite rein elektrische Betriebsmodus ist als Modus zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs zu verstehen, und ist von Sonderbetriebszuständen bei einem Wechsel zwischen elektrischem und hybridischem Betrieb des Kraftfahrzeugs verschieden.For clarification, it should be noted that the second purely electrical operating mode differs from an engine start operating mode or from an internal combustion engine shutdown mode. The second purely electrical operating mode is to be understood as a mode for electrically driving the motor vehicle, and is different from special operating states when changing between electrical and hybrid operation of the motor vehicle.

Beispielsweise kann der zweite rein elektrische Betriebsmodus verwendet werden, wenn das Kraftfahrzeug lastlos oder mit sehr geringer Last rollt, besonders wenn eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet. Dadurch kann der Verbrennungsmotor bei Bedarf besonders rasch wieder zum Antrieb des Kraftfahrzeugs beitragen, da ein Hochschleppen auf dessen Anlassdrehzahl entfällt.For example, the second purely electrical operating mode can be used when the motor vehicle is rolling with no load or with a very low load, especially when a speed of the motor vehicle reaches or falls below a limit value. As a result, the internal combustion engine can, if necessary, contribute to the drive of the motor vehicle again particularly quickly, since it does not need to be dragged up to its starting speed.

Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug in einem Stop-and-Go-Betrieb im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben, besonders bevorzugt nur dann, wenn ein Temperaturwert des Verbrennungsmotors kleiner als ein Grenzwert ist. Dadurch wird der Verbrennungsmotor aufgewärmt, bzw. wird eine Abkühlung des Verbrennungsmotors vermieden. Wenn nun der Stop-and-Go-Betrieb wieder in einen normalen Fahrbetrieb übergeht, so ist der Verbrennungsmotor früher auf Betriebstemperatur. Dies wirkt sich positiv auf das Emissionsverhalten des Verbrennungsmotors aus.The motor vehicle is preferably operated in a stop-and-go mode in the second purely electrical operating mode, particularly preferably only when a temperature value of the internal combustion engine is less than a limit value. This warms up the internal combustion engine and prevents the internal combustion engine from cooling down. If the stop-and-go mode then changes back to normal driving mode, the internal combustion engine is up to operating temperature earlier. This has a positive effect on the emissions behavior of the internal combustion engine.

Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug in einem rein elektrischen Sport-Modus im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben. Ein derartiger Sport-Modus wird auch als Dynamik-Modus oder Performance-Modus bezeichnet. Durch Auswahl eines derartigen Modus kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs ein besonders dynamisches Verhalten des Antriebs anfordern. Durch Betrieb im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus steht die volle Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zur Verfügung, da keine Drehmoment-Reserve zum Anlassen des Verbrennungsmotors vorgehalten werden muss. Zudem kann der Verbrennungsmotor ausgehend vom zweiten rein elektrischen Betriebsmodus sehr schnell gestartet werden, da ein Beschleunigen des Verbrennungsmotor auf seine Anlassdrehzahl entfällt.The motor vehicle is preferably operated in a purely electric sport mode in the second purely electric operating mode. Such a sport mode is also referred to as dynamic mode or performance mode. By selecting such a mode, the driver of the motor vehicle can request a particularly dynamic behavior of the drive. By operating in the second, purely electrical operating mode, the full capacity of the electrical machine is available, since no torque reserve has to be kept for starting the internal combustion engine. In addition, the internal combustion engine can be started very quickly from the second purely electrical operating mode, since the internal combustion engine does not need to be accelerated to its starting speed.

Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben, wenn das Kraftfahrzeug einen Anhänger zieht. Dadurch steht die volle Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zur Verfügung, da keine Drehmoment-Reserve zum Anlassen des Verbrennungsmotors vorgehalten werden muss. Übersteigt das Soll-Antriebsmoment das maximal zur Verfügung stehende Drehmoment der elektrischen Maschine, so kann durch Befeuerung des Verbrennungsmotors ohne Verzögerung auf einen Hybridantrieb gewechselt werden.The motor vehicle is preferably operated in the second purely electrical operating mode when the motor vehicle is pulling a trailer. As a result, the full capacity of the electrical machine is available, since no torque reserve has to be kept for starting the internal combustion engine. If the target drive torque exceeds the maximum available torque of the electric machine, the internal combustion engine can be switched to a hybrid drive without delay.

Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug im Kriechbetrieb im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben, wenn eine Fahrbahnsteigung einen Grenzwert erreicht oder überschreitet. Dadurch steht die volle Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zur Verfügung, da keine Drehmoment-Reserve zum Anlassen des Verbrennungsmotors vorgehalten werden muss. Übersteigt das Soll-Antriebsmoment das maximal zur Verfügung stehende Drehmoment der elektrischen Maschine, so kann durch Befeuerung des Verbrennungsmotors ohne Verzögerung auf einen Hybridantrieb gewechselt werden.The motor vehicle is preferably operated in crawling mode in the second purely electrical operating mode when a road gradient reaches or exceeds a limit value. As a result, the full capacity of the electrical machine is available, since no torque reserve has to be kept for starting the internal combustion engine. If the target drive torque exceeds the maximum available torque of the electric machine, the internal combustion engine can be switched to a hybrid drive without delay.

Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben, wenn ein Fahrtrichtungswechsel des Kraftfahrzeugs erkannt oder antizipiert wird. Dadurch ist die antriebsseitige Massenträgheit größer als im ersten rein elektrischen Betriebsmodus, wodurch das beim Fahrtrichtungswechsel erforderliche Abbremsen des Kraftfahrzeugs erleichtert wird.The motor vehicle is preferably operated in the second purely electrical operating mode when a change in the direction of travel of the motor vehicle is recognized or anticipated. As a result, the drive-side inertia is greater than in the first purely electrical operating mode, which makes it easier to brake the motor vehicle, which is required when changing direction of travel.

Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug in einem Offroad-Betriebsmodus im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben. Denn im Offroad-Betrieb können starke Fahrwiderstandserhöhungen sehr plötzlich auftreten. Durch Betrieb im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus kann die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine voll ausgenutzt werden, um derartige Fahrwiderstände zu überwinden. Reicht die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine dazu nicht aus, so kann durch Befeuerung des Verbrennungsmotors ohne Verzögerung auf einen Hybridantrieb gewechselt werden.The motor vehicle is preferably operated in an off-road operating mode in the second purely electrical operating mode. Because in off-road operation, strong increases in road resistance can occur very suddenly. By operating in the second purely electrical operating mode, the efficiency of the electrical machine can be fully utilized in order to overcome such driving resistances. If the performance of the electrical machine is not sufficient, the combustion engine can be switched to a hybrid drive without delay.

Das Verfahren wird vorzugsweise durch eine elektronische Steuereinheit durchgeführt. Die elektronische Steuereinheit kann Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein.The method is preferably carried out by an electronic control unit. The electronic control unit can be part of a motor vehicle.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend detailliert beschrieben. Es zeigen:

  • 1 bis 3 je einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Embodiments of the invention are described in detail below. Show it:
  • 1 until 3 one drive train each of a motor vehicle.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug. Der Hybridantriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor VM und eine elektrische Maschine EM auf. Zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine EM ist eine Trennkupplung K0 angeordnet. Mittels der Trennkupplung K0 ist ein Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine EM schaltbar. Der Hybridantriebsstrang umfasst ferner ein Getriebe G mit einer Antriebswelle GW1 und einer Abtriebswelle GW2. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, über welches die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Im Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine EM und der Antriebswelle GW1 ist ein Drehmomentwandler TC angeordnet. Der Drehmomentwandler TC umfasst ein Pumpenrad P, welches mit der elektrischen Maschine EM verbunden ist. Ein Turbinenrad TR des Drehmomentwandlers TC ist mit der Antriebswelle GW1 verbunden. Pumpenrad P und Turbinenrad TR wirken hydrodynamisch zusammen, sodass Leistung vom Pumpenrad P hydrodynamisch auf das Turbinenrad TR übertragen werden kann. Pumpenrad P und Turbinenrad TR sind durch Schließen einer Überbrückungskupplung WK mechanisch miteinander verbindbar. 1 shows a schematic representation of a hybrid drive train for a motor vehicle. The hybrid powertrain has an internal combustion engine VM and an electric machine EM on. Between the internal combustion engine VM and the electric machine EM is a disconnect clutch K0 arranged. By means of the disconnect clutch K0 is a power flow between the internal combustion engine VM and the electric machine EM switchable. The hybrid drive train also includes a transmission G with a drive shaft GW1 and an output shaft GW2 . The output shaft GW2 is with a differential gear AG connected, via which the on the output shaft GW2 applied power to drive wheels DW of the motor vehicle is distributed. In the power flow between the electrical machine EM and the drive shaft GW1 is a torque converter TC arranged. The torque converter TC includes an impeller P. which with the electric machine EM connected is. A turbine wheel TR of the torque converter TC is with the drive shaft GW1 tied together. Impeller P. and turbine wheel TR work together hydrodynamically, so that power from the pump wheel P. hydrodynamically on the turbine wheel TR can be transferred. Impeller P. and turbine wheel TR are by closing a lock-up clutch WK mechanically connectable with each other.

Das Getriebe G ist zur Darstellung von verschiedenen Gängen zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 eingerichtet. Zur Bildung der Gänge sind mehrere Schaltelemente vorgesehen. Eines davon ist in 1 beispielhaft dargestellt, und ist darin als SCI bezeichnet. Die Schaltelemente, inkl. dem Schaltelement SCI wirken mit in 1 nicht dargestellten Planetenradsätzen zusammen, um die verschiedenen Gänge zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 zu bilden. Dies ist nur beispielhaft anzusehen. Anstelle oder ergänzend zu den Planetenradsätzen können Stirnradstufen und/oder ein oder mehrere Reibradgetriebe verwendet werden, welche mit den Schaltelementen, inkl. dem Schaltelement SCI zur Gangbildung zusammenwirken.The gear G is to show different gears between the drive shaft GW1 and the output shaft GW2 set up. Several shift elements are provided to form the gears. One of them is in 1 shown by way of example, and is in it as SCI designated. The switching elements, including the switching element SCI participate in 1 Planetary gear sets (not shown) together to the different gears between the drive shaft GW1 and output shaft GW2 to build. This is only to be regarded as an example. Instead of or in addition to the planetary gear sets, spur gear stages and / or one or more friction gears can be used, which are connected to the shifting elements, including the shifting element SCI work together to form a gait.

Ferner ist eine elektronische Steuereinheit ECU vorgesehen. Die Steuereinheit ECU steht mit einem Umrichter INV in Kommunikationsverbindung, welcher der elektrischen Maschine EM zu deren Steuerung zugeordnet ist. Die Steuereinheit ECU steht ferner mit dem Getriebe G in Kommunikationsverbindung. Das Getriebe G umfasst einen Aktuator zur Betätigung des Schaltelements SCI. Ferner umfasst das Getriebe G auch einen Aktuator zur Betätigung der Überbrückungskupplung WK und einen Aktuator zur Betätigung der Trennkupplung K0. Auch dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Die Trennkupplung K0 könnte auch von einem Aktuator betätigt werden, welcher unabhängig vom Getriebe G ist. Gleiches gilt für die Betätigung der Überbrückungskupplung WK.There is also an electronic control unit ECU intended. The control unit ECU stands with a converter INV in communication link, which of the electrical machine EM is assigned to their control. The control unit ECU also stands with the gearbox G in communication link. The gear G comprises an actuator for actuating the switching element SCI . The transmission also includes G also an actuator for actuating the lock-up clutch WK and an actuator for actuating the separating clutch K0 . This, too, is only to be regarded as an example. The disconnect clutch K0 could also be operated by an actuator which is independent of the gearbox G is. The same applies to the actuation of the lock-up clutch WK .

Die Überbrückungskupplung WK bildet ein drehmomentübertragendes Element zwischen der elektrischen Maschine EM und der Abtriebswelle GW2. Wird die Überbrückungskupplung im Schlupf betrieben, so kann ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor VM und/oder von der elektrischen Maschine EM an die Antriebsräder DW übertragen werden, ohne dass eine feste Drehzahlbeziehung zwischen Abtriebswelle GW2 und elektrischer Maschine EM besteht. Die Überbrückungskupplung WK kann somit als Anfahrelement wirken.The lock-up clutch WK forms a torque-transmitting element between the electrical machine EM and the output shaft GW2 . If the lock-up clutch is operated in slip, a torque from the internal combustion engine can be generated VM and / or from the electrical machine EM to the drive wheels DW be transmitted without a fixed speed relationship between the output shaft GW2 and electric machine EM consists. The lock-up clutch WK can thus act as a starting element.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Hybridantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, welcher im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Antriebsstrang entspricht. Der Drehmomentwandler entfällt nun, sodass die elektrische Maschine EM direkt mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Ist das Schaltelement SCI an der Gangbildung im Getriebe G beteiligt, so bildet das Schaltelement SCI ein drehmomentübertragendes Element zwischen der elektrischen Maschine EM und der Abtriebswelle GW2. Wird das Schaltelement SCI im Schlupf betrieben, so kann ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor VM und/oder von der elektrischen Maschine EM an die Antriebsräder DW übertragen werden, ohne dass eine feste Drehzahlbeziehung zwischen Abtriebswelle GW2 und Antriebswelle GW1 besteht. Das Schaltelement SCI kann somit als Anfahrelement wirken. 2 shows a schematic representation of a further hybrid drive train for a motor vehicle, which is essentially the same as in FIG 1 corresponds to the drive train shown. The torque converter is now omitted, so that the electric machine EM directly to the drive shaft GW1 connected is. Is the switching element SCI on the gear formation in the transmission G involved, so forms the switching element SCI a torque-transmitting element between the electrical machine EM and the output shaft GW2 . Will the switching element SCI operated in slip, a torque from the internal combustion engine VM and / or from the electrical machine EM to the drive wheels DW be transmitted without a fixed speed relationship between the output shaft GW2 and drive shaft GW1 consists. The switching element SCI can thus act as a starting element.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Hybridantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, welcher im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Antriebsstrang entspricht. Der Drehmomentwandler entfällt nun, sodass die elektrische Maschine EM direkt mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Das Getriebe G ist nun als Doppelkupplungsgetriebe aufgeführt, wobei die Doppelkupplung durch die Kupplungen DC1 und DC2 gebildet ist. Jeder der Kupplungen DC1, DC2 ist eine Schaltkupplungseinheit SK1, SK2 zugeordnet. Jede der Schaltkupplungseinheiten SK1, SK2 umfasst zumindest zwei formschlüssigen Kupplungen, welche über eine in 3 nicht dargestellte Synchronisiereinheit verfügen können. Abtriebsseitig sind die Schaltkupplungseinheiten SK1, SK2 mit der Abtriebswelle GW2 verbunden. Wird eine der Doppelkupplungen DC1, DC2 im Schlupf betrieben, so kann ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor VM und/oder von der elektrischen Maschine EM an die Antriebsräder DW übertragen werden, ohne dass eine feste Drehzahlbeziehung zwischen Abtriebswelle GW2 und Antriebswelle GW1 besteht. Die Kupplungen DC1, DC2 können somit als Anfahrelement wirken. 3 shows a schematic representation of a further hybrid drive train for a motor vehicle, which is essentially the same as in FIG 1 corresponds to the drive train shown. The torque converter is now omitted, so that the electric machine EM directly to the drive shaft GW1 connected is. The gear G is now listed as a dual clutch transmission, with the dual clutch through the clutches DC1 and DC2 is formed. Each of the clutches DC1 , DC2 is a clutch unit SK1 , SK2 assigned. Each of the clutch units SK1 , SK2 comprises at least two form-fitting couplings, which have an in 3 may have synchronizing unit, not shown. The clutch units are on the output side SK1 , SK2 with the output shaft GW2 tied together. Becomes one of the double clutches DC1 , DC2 operated in slip, a torque from the internal combustion engine VM and / or from the electrical machine EM to the drive wheels DW be transmitted without a fixed speed relationship between the output shaft GW2 and drive shaft GW1 consists. The clutches DC1 , DC2 can thus act as a starting element.

Die Hybridantriebsstränge gemäß 1 bis 3 bilden sogenannte Parallel-Hybridantriebsstränge. Der Verbrennungsmotor VM bildet eine erste Antriebsquelle des Antriebsstrangs. Die elektrische Maschine EM bildet eine zweite Antriebsquelle des Antriebsstrangs. Jede der beiden Antriebsquellen VM, EM kann ohne Betrieb der anderen Antriebsquelle die Antriebsräder DW mechanisch antreiben. Die beiden Antriebsquellen VM, EM können auch zusammen die Antriebsräder DW antreiben, sodass sich die Drehmomente der beiden Antriebsquellen VM, EM addieren. Wird das Kraftfahrzeug allein durch die elektrische Maschine EM angetrieben, liegt ein rein elektrischer Betriebsmodus vor.The hybrid powertrains according to 1 until 3 form so-called parallel hybrid drive trains. The internal combustion engine VM forms a first drive source of the drive train. The electric machine EM forms a second drive source of the drive train. Either of the two drive sources VM , EM can drive the drive wheels without operating the other drive source DW drive mechanically. The two sources of propulsion VM , EM can also put the drive wheels together DW drive so that the torques of the two drive sources VM , EM add. The motor vehicle is powered solely by the electric machine EM driven, there is a purely electrical operating mode.

Die Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht auf die gemäß 1 bis 3 beschriebenen Antriebsstränge beschränkt. Beispielsweise könnte das Verfahren auch bei einem Antriebsstrang ohne schaltbares Getriebe angewendet werden. Zwischen zumindest einer der Antriebsquellen und den Antriebsrädern DW kann dabei ein Anfahrelement angeordnet sein, beispielsweise ein Drehmomentwandler. Ein derartiger Antriebsstrang kann beispielsweise in einem Nutzfahrzeug oder in einem Schienenfahrzeug zur Anwendung kommen.
Erfindungsgemäß sind ein erster und ein zweiter rein elektrische Betriebsmodus vorgesehen. Im ersten rein elektrischen Betriebsmodus treibt allein die elektrische Maschine EM die Antriebsräder DW an, wobei die Trennkupplung K0 geöffnet ist. Im ersten rein elektrischen Betriebsmodus kann der Verbrennungsmotor VM deaktiviert werden, sodass dieser stillsteht. Durch Schließen der Trennkupplung K0 kann der Verbrennungsmotor VM auf dessen Startdrehzahl beschleunigt und anschließend gestartet werden.
The use of the method according to the invention is not limited to that according to 1 until 3 Drivetrains described are limited. For example, the method could also be used in a drive train without a shiftable transmission. Between at least one of the drive sources and the drive wheels DW a starting element can be arranged, for example a torque converter. Such a drive train can be used, for example, in a utility vehicle or in a rail vehicle.
According to the invention, a first and a second purely electrical operating mode are provided. In the first purely electric operating mode, the electric machine alone drives EM the drive wheels DW on, with the disconnect clutch K0 is open. In the first purely electric operating mode, the internal combustion engine can VM deactivated so that it comes to a standstill. By closing the disconnect clutch K0 can the internal combustion engine VM accelerated to its starting speed and then started.

Im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus treibt allein die elektrische Maschine EM die Antriebsräder DW an, wobei die Trennkupplung K0 geschlossen ist. Dadurch ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors VM abhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschine EM, sodass eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors VM im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus mitgeschleppt wird. Dabei wird der Verbrennungsmotor VM vorzugsweise unbefeuert betrieben, sodass in die Brennräume des Verbrennungsmotors VM kein Kraftstoff eingespritzt wird. Vorzugsweise sind die in 1 nicht dargestellten Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors VM im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus dauerhaft geöffnet oder dauerhaft geschlossen, sodass keine Ladungswechselverluste entstehen.In the second, all-electric operating mode, the electric machine alone drives EM the drive wheels DW on, with the disconnect clutch K0 closed is. This is the speed of the internal combustion engine VM depending on the speed of the electrical machine EM so that a crankshaft of the internal combustion engine VM is dragged along in the second purely electrical operating mode. This is where the internal combustion engine VM preferably operated unfired, so that in the combustion chambers of the internal combustion engine VM no fuel is injected. Preferably the in 1 inlet and outlet valves, not shown, of the internal combustion engine VM permanently open or permanently closed in the second purely electrical operating mode, so that no charge exchange losses occur.

Abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs bietet es Vorteile, den ersten rein elektrischen Betriebsmodus zu nutzen. Fährt das Kraftfahrzeug beispielsweise bergab, so sollte die Trennkupplung K0 bevorzugt geöffnet sein, um möglich viel Energie durch einen generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine EM zu rekuperieren. Auch um die Reichweite des Kraftfahrzeugs im rein elektrischen Betrieb zu erhöhen sollte die Trennkupplung K0 geöffnet sein. Denn zum Mitschleppen des Verbrennungsmotors VM im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus wird Energie benötigt, die somit nicht zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zur Verfügung steht.Depending on the operating state of the motor vehicle, there are advantages to using the first purely electrical operating mode. If the motor vehicle is driving downhill, for example, the disconnect clutch should K0 preferably be open to as much energy as possible through a generator operation of the electrical machine EM to recuperate. The separating clutch should also be used to increase the range of the motor vehicle in purely electrical operation K0 to be open. Because for dragging along the combustion engine VM In the second, purely electrical operating mode, energy is required which is therefore not available to drive the motor vehicle.

Abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs bietet es Vorteile, den zweiten rein elektrischen Betriebsmodus zu nutzen, beispielsweise bei einem Stop-and-Go-Betrieb des Kraftfahrzeugs mit geringer Verbrennungsmotortemperatur, oder in einem rein elektrischen Sport-Fahrmodus, oder wenn das Kraftfahrzeug einen Anhänger zieht, oder bei einem Kriechbetrieb bei hoher Fahrbahnsteigung, oder bei erkanntem oder antizipiertem Fahrtrichtungswechsel, oder in einem Offroad-Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs.Depending on the operating state of the motor vehicle, there are advantages to using the second purely electric operating mode, for example when the motor vehicle is in stop-and-go operation with a low internal combustion engine temperature, or in a purely electric sport driving mode, or when the motor vehicle is pulling a trailer, or in crawling mode on a steep road gradient, or in the event of a recognized or anticipated change of direction, or in an off-road operating mode of the motor vehicle.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

VMVM
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
GG
Getriebetransmission
GW1GW1
Antriebswelledrive shaft
GW2GW2
AbtriebswelleOutput shaft
K0K0
TrennkupplungDisconnect clutch
EMEM
Elektrische MaschineElectric machine
TCTC
DrehmomentwandlerTorque converter
PP.
PumpenradImpeller
TRTR
TurbinenradTurbine wheel
WKWK
ÜberbrückungskupplungLock-up clutch
SCISCI
SchaltelementSwitching element
DC1,DC2DC1, DC2
Kupplungcoupling
SK1,SK2SK1, SK2
SchaltkupplungseinheitClutch unit
AGAG
DifferentialgetriebeDifferential gear
DWDW
Antriebsraddrive wheel
ECUECU
SteuereinheitControl unit
INVINV
UmrichterConverter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2666689 A1 [0003]EP 2666689 A1 [0003]
  • WO 2014/158826 A1 [0004]WO 2014/158826 A1 [0004]

Claims (16)

Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor (VM) und eine elektrische Maschine (EM) als Antriebsquellen für das Kraftfahrzeug aufweist, - wobei im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor (VM) und der elektrischen Maschine (EM) eine Trennkupplung (K0) angeordnet ist, - wobei Verbrennungsmotor (VM) und elektrische Maschine (EM) alleine oder gemeinsam mechanisch auf Antriebsräder (DW) des Kraftfahrzeugs wirken, - wobei in einem ersten rein elektrischen Betriebsmodus allein die elektrische Maschine (EM) das Kraftfahrzeug antreibt, während die Trennkupplung (K0) geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten rein elektrischen Betriebsmodus, in dem allein die elektrische Maschine (EM) das Kraftfahrzeug antreibt, die Trennkupplung (K0) geschlossen ist.Method for operating a hybrid drive train for a motor vehicle, the drive train having an internal combustion engine (VM) and an electric machine (EM) as drive sources for the motor vehicle, - wherein in the power flow between the internal combustion engine (VM) and the electric machine (EM) a separating clutch (K0) is arranged, - the internal combustion engine (VM) and electrical machine (EM) acting alone or together mechanically on drive wheels (DW) of the motor vehicle, - wherein in a first purely electrical operating mode, only the electrical machine (EM) controls the motor vehicle drives while the separating clutch (K0) is open, characterized in that the separating clutch (K0) is closed in a second purely electrical operating mode in which the electric machine (EM) alone drives the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (VM) im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus unbefeuert betrieben wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the internal combustion engine (VM) is operated unfired in the second purely electric operating mode. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Einlass- und Auslass-Ventile des Verbrennungsmotors (VM) im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus zumindest dann entweder dauerhaft geöffnet oder dauerhaft geschlossen sind, wenn das Kraftfahrzeug durch die elektrische Maschine (EM) angetrieben wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that inlet and outlet valves of the internal combustion engine (VM) are either permanently open or permanently closed in the second purely electrical operating mode at least when the motor vehicle is driven by the electrical machine (EM). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslass-Ventile des Verbrennungsmotors (VM) bei einem Verzögerungs- oder Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugs derart angesteuert werden, dass die Schleppverluste des Verbrennungsmotors (VM) erhöht werden, wenn a. ein von der elektrischen Maschine (EM) generatorisch erzeugbares Drehmoment begrenzt werden soll, oder b. ein maximal von der elektrischen Maschine (EM) generatorisch erzeugbares Drehmoment nicht ausreicht, um eine Sollverzögerung oder eine Sollgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu erreichen, bzw. zu halten.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the inlet and outlet valves of the internal combustion engine (VM) are controlled during deceleration or braking of the motor vehicle in such a way that the drag losses of the internal combustion engine (VM) are increased if a. a torque that can be generated as a generator by the electrical machine (EM) is to be limited, or b. a maximum torque that can be generated by the electric machine (EM) as a generator is not sufficient to achieve or maintain a target deceleration or a target speed of the motor vehicle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motorstart-Betriebsmodus vorgesehen ist, bei dem der Verbrennungsmotor (VM) ausgehend vom ersten oder zweiten rein elektrischen Betriebsmodus gestartet wird, wobei sich der Motorstart-Betriebsmodus vom ersten und zweiten rein elektrischen Betriebsmodus unterscheidet.Method according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that an engine start operating mode is provided in which the internal combustion engine (VM) is started from the first or second purely electric operating mode, the engine start operating mode differing from the first and second purely electric operating mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungsmotor-Abstellmodus vorgesehen ist, bei dem der Verbrennungsmotor (VM) ausgehend von einem Hybrid-Antriebsmodus abgestellt wird, wobei sich der Verbrennungsmotor-Abstellmodus vom ersten und zweiten rein elektrischen Betriebsmodus unterscheidet.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that an internal combustion engine shutdown mode is provided in which the internal combustion engine (VM) is switched off starting from a hybrid drive mode, the internal combustion engine shutdown mode being different from the first and second purely electric operating mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Roll-Zustand des Kraftfahrzeugs, bei dem die elektrische Maschine (EM) lastlos oder mit sehr geringer Last als Antriebsquelle dient, ausgehend vom ersten rein elektrischen Betriebsmodus in den zweiten rein elektrischen Betriebsmodus gewechselt wird, wenn eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.Method according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that in a roll state of the motor vehicle in which the electric machine (EM) is used as a drive source without load or with a very low load, starting from the first purely electrical operating mode is changed to the second purely electrical operating mode when a speed of the Motor vehicle reaches or falls below a limit value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stop-and-Go-Betrieb das Kraftfahrzeug im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben wird.Method according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that, in a stop-and-go mode, the motor vehicle is operated in the second purely electrical operating mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stop-and-Go-Betrieb des Kraftfahrzeugs dasselbe nur dann im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben wird, wenn ein Temperaturwert des Verbrennungsmotors (VM) kleiner als ein Grenzwert ist.Method according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that in a stop-and-go operation of the motor vehicle, the same is only operated in the second purely electrical operating mode when a temperature value of the internal combustion engine (VM) is less than a limit value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem rein elektrischen Sport-Fahrmodus das Kraftfahrzeug im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben wird.Method according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that in a purely electric sports driving mode, the motor vehicle is operated in the second purely electric operating mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben wird, wenn das Kraftfahrzeug einen Anhänger zieht.Method according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the motor vehicle is operated in the second purely electrical operating mode when the motor vehicle is pulling a trailer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug im Kriechbetrieb im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben wird, wenn eine Fahrbahnsteigung einen Grenzwert erreicht oder überschreitet.Method according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the motor vehicle is operated in crawling mode in the second purely electrical operating mode when a road gradient reaches or exceeds a limit value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben wird, wenn ein Fahrtrichtungswechsel des Kraftfahrzeugs erkannt oder antizipiert wird.Method according to one of the Claims 1 until 12th , characterized in that the motor vehicle is operated in the second purely electrical operating mode when a change in the direction of travel of the motor vehicle is detected or anticipated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug in einem Offroad-Betriebsmodus im zweiten rein elektrischen Betriebsmodus betrieben wird.Method according to one of the Claims 1 until 13th , characterized in that the motor vehicle is operated in an off-road operating mode in the second purely electrical operating mode. Elektronische Steuereinheit (ECU), dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (ECU) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 eingerichtet ist.Electronic control unit (ECU), characterized in that the electronic Control unit (ECU) for performing the method according to one of the Claims 1 until 14th is set up. Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) nach Anspruch 15.Motor vehicle, characterized by an electronic control unit (ECU) according to Claim 15 .
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