DE102007008086A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes mit einer Brennkraftmaschine (2), einer elektrischen Maschine (3) und einer Getriebeeinrichtung (4) beschrieben. Die elektrische Maschine (3) ist im Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Getriebeeinrichtung (4) angeordnet. Zwischen der elektrischen Maschine (3) und einem Abtrieb (5) ist ein Schaltelement (8) mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen. Ein am Abtrieb (5) anzulegendes Soll-Abtriebsmoment steht in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8). Die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) wird in Abhängigkeit eines angeforderten Soll-Abtriebsmomentes derart gesteuert eingestellt, dass das Schaltelement (8) mit einer zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes am Abtrieb (5) erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt. Eine Drehzahl der elektrischen Maschine (3) wird während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) geregelt eingestellt, um das Schaltelement (8) zumindest während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) in einem Schlupfbetrieb zu halten und die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) mittels der elektrischen Maschine (3) auf Null zu führen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs während eines Schubbetriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Bei aus der Praxis bekannten Antriebssträngen so genannter Parallelhybridfahrzeuge, welche üblicherweise jeweils mit einer Brennkraftmaschine, einer elektrischen Maschine und einer Getriebeeinrichtung ausgebildet sind, wird ein an den Abtrieben jeweils anzulegendes Schubmoment mittels der elektrischen Maschinen und der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt. Die elektrischen Maschinen werden dabei generatorisch betrieben und es wird elektrische Energie rekuperiert. Dabei sind die elektrischen Maschinen unter anderem jeweils im Kraftfluss zwischen den Brennkraftmaschinen und den Getriebeeinrichtungen der Antriebsstränge angeordnet. Des Weiteren ist zwischen den elektrischen Maschinen und den Abtrieben der Antriebsstränge jeweils ein Schaltelement mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen, wobei die am Abtrieb anzulegenden Soll-Abtriebsmomente in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente stehen.
  • Um Kraftstoff einzusparen, werden die Brennkraftmaschinen während eines Schubbetriebes betriebszustandsabhängig abgeschaltet. Dazu werden die noch zugeschalteten Brennkraftmaschinen und die elektrischen Maschinen durch die Schaltelemente vom Abtrieb abgekoppelt und die Brennkraftmaschinen anschließend aktiv über die elektrischen Maschinen abgestellt.
  • Dabei ist jedoch von Nachteil, dass die vorbeschriebene Abkoppelung der Brennkraftmaschinen und der elektrischen Maschinen Zugkraftunterbrechungen bewirken. Des Weiteren wird durch die vorbeschriebene Betriebswei se eine Spontaneität der Antriebsstränge in unerwünschtem Umfang herabgesetzt, da ein Zeitraum zwischen einer Fahrerwunschvorgabe, die eine Betriebszustandsänderung des Antriebsstranges anfordert, und dem Erreichen des durch die Fahrerwunschvorgabe angeforderten Betriebspunktes eines Antriebsstranges sehr lang ist, womit der Zeitbedarf, bis eine antriebsstrangseitige Reaktion auf den veränderten Fahrerwunsch erfolgt, zu groß ist.
  • Weitere Ausführungen von Antriebssträngen von Parallelhybridfahrzeugen sind im Bereich zwischen den Brennkraftmaschinen und den elektrischen Maschinen jeweils mit einem Schaltelement bzw. mit einer Trennkupplung ausgebildet, mittels welchen die Brennkraftmaschinen in diesen Bereichen jeweils von den Antriebssträngen abkoppelbar sind. Bei derart ausgeführten Antriebssträngen werden die Brennkraftmaschinen jeweils bei Vorliegen einer Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschinen zunächst über die Trennkupplungen von den Antriebssträngen abgekoppelt und anschließend abgeschaltet.
  • Diese Vorgehensweise führt jedoch nachteilhafterweise zu einer Beeinträchtigung des Fahrkomforts, da bei einem alleinigen Auslaufen einer Brennkraftmaschine im Fahrzeug unkomfortable Schwingungen, die ein Schütteln eines Fahrzeuges bewirken, angeregt werden. Diese Schwingungen resultieren aus Drehungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschinen während der Auslaufvorgänge der Brennkraftmaschinen. Darüber hinaus stehen von den Brennkraftmaschinen während der Abschaltvorgänge erzeugte Schubmomente bei geöffneten Trennkupplungen nicht zur Darstellung von Soll-Abtriebsmomenten am Abtrieb zur Verfügung, da die kinetische Rotationsenergien der Brennkraftmaschinen in abgekoppeltem Zustand der Brennkraftmaschinen nicht nutzbar sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes zur Verfügung zu stellen, mittels welchem ein Schubmoment einer Brennkraftmaschine nahezu während des gesamten Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine ohne Zugkraftunterbrechung bei gleichzeitig guter Spontaneität des Antriebsstranges und hohem Fahrkomfort nutzbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes mit einer Brennkraftmaschine, einer elektrischen Maschine und einer Getriebeeinrichtung, wobei die elektrische Maschine im Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine und der Getriebeeinrichtung angeordnet ist und zwischen der elektrischen Maschine und einem Abtrieb ein Schaltelement mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen ist, und wobei ein am Abtrieb anzulegendes Soll-Abtriebsmoment in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes steht, wird die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes in Abhängigkeit eines angeforderten Soll-Abtriebsmomentes derart gesteuert eingestellt, dass das Schaltelement mit einer zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes am Abtrieb erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt. Des Weiteren wird eine Drehzahl der elektrischen Maschine während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine geregelt eingestellt, um das Schaltelement zumindest während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine in einem Schlupfbetrieb zu halten und die Drehzahl der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine auf Null zu führen.
  • Die Brennkraftmaschine wird mittels des Verfahrens nach der Erfindung in einer für einen Fahrer eines Fahrzeugs nicht spürbaren Art und Weise abgeschaltet, da beim Abschalten der Brennkraftmaschine auftretende Drehungleichförmigkeiten und daraus resultierende Drehmomentschwankungen von dem schlupfenden Schaltelement nicht in Richtung des Abtriebes weiterge leitet werden. Des Weiteren wird bei einem erfindungsgemäß betriebenen Antriebsstrang der Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine durch die gesteuerte Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb eines Fahrzeuges im Vergleich zu herkömmlich betriebenen Antriebssträngen nicht unterbrochen, wodurch das von der elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Bremsmoment während des gesamten Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine über das Schaltelement am Abtrieb anliegt.
  • Zusätzlich wird aufgrund der erfindungsgemäßen Vorgehensweise im Schubbetrieb eines Fahrzeuges bzw. des Antriebsstranges nahezu während der gesamten Abschaltphase der Brennkraftmaschine sowohl die Fahrzeugenergie als auch die rotatorische kinetische Energie der Trägheitsmasse der Brennkraftmaschine genutzt und gleichzeitig ein Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges durch das Abschalten der Brennkraftmaschine während des Schubbetriebes gesenkt sowie das Auftreten von Reibungsverlusten, die im abgeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine durch die Brennkraftmaschine verursacht werden und den Wirkungsgrad des Rekuperationsbetriebes der elektrischen Maschine verschlechtern, vermieden.
  • Um eine Regelgüte der Regelung der elektrischen Maschine zu verbessern, ist es bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das am Abtrieb des Antriebsstranges darzustellende Soll-Abtriebsmoment und ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Ist-Drehmoment zur Vorsteuerung der drehzahlgeregelten elektrischen Maschine herangezogen werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch vorzugsweise rampenförmiges Führen der Drehzahl der elektrischen Maschine auf Null oder unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes, der kleiner als eine Mindestbetriebs drehzahl der Brennkraftmaschine ist, und durch Unterbrechen der Brennstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine auf Null geführt.
  • Das bedeutet, dass die Drehzahl mittels der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine von einem zugeschalteten in einen abgeschalteten Zustand nahezu verschleißfrei überführt wird und das von der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellte Drehmoment bzw. Schubmoment wenigstens annähernd bis zum endgültigen Abschalten der Brennkraftmaschine nutzbar ist.
  • Die Drehzahl der elektrischen Maschine wird bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit einer Regelabweichung zwischen einer Sollvorgabe der Drehzahl der elektrischen Maschine und einer Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine eingestellt, um das Schaltelement zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb während des Abschaltvorganges permanent schlupfend zu betreiben und den Schlupf des Schaltelementes auf ein erforderliches Minimum reduzieren zu können. Damit ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass aus dem Schlupfbetrieb resultierende Belastungen des Schaltelementes möglichst gering sind.
  • Eine weitere Reduzierung der Belastung des Schaltelementes wird bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, dass der Schlupf des Schaltelementes nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine mittels der weiterhin drehzahlgeregelt betriebenen elektrischen Maschine in Richtung Null geführt wird, wobei zur Vorsteuerung der Drehzahlregelung das von der elektrischen Maschine erzeugte Ist-Drehmoment berücksichtigt wird, wenn die Wirkverbindung zwischen der abgeschalteten Brennkraftmaschine und dem Schaltelement unterbrochen ist.
  • Das am Abtrieb darzustellende Soll-Abtriebsmoment wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der elektrischen Maschine zur Verfügung gestellt, wenn das Schaltelement schlupffrei betrieben wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht auf kostengünstige Art und Weise eine Reduzierung des Steuer- und Regelaufwandes und eine weitere Verringerung der Belastung des Schaltelementes.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Es zeigt:
  • 1 eine stark schematisierte Darstellung eines als Parallelhybridantriebsstrang ausgebildeten Antriebstranges und
  • 2 ein Blockschaltbild einer Regelstruktur zum Betreiben des Antriebsstranges gemäß 1 im Schubbetrieb und während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt einen als Parallelhybridantriebsstrang ausgeführten Antriebsstrang 1 eines Fahrzeuges in Form eines Blockschaltbildes. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 2, eine elektrische Maschine 3, eine Getriebeeinrichtung 4 und einen Abtrieb 5. Zwischen der elektrischen Maschine 3 und der Getriebeeinrichtung 4, welches auf der der Brennkraftmaschine 2 abgewandten Seite der elektrischen Maschine 3 angeordnet ist, ist ein Schaltelement 8 mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit angeordnet, mittels welchem der elektromaschinenseitige Teil des Antriebsstranges 1 mit dem getriebeeinrichtungsseitigen Teil des Antriebstranges 4 bzw. dem Abtrieb 5 in Wirkverbindung bringbar ist.
  • Die Getriebeeinrichtung 4 ist vorliegend als herkömmliches Automatgetriebe ausgeführt, über welches verschiedene Übersetzungen darstellbar sind. Die Getriebeeinrichtung 4 kann jedes an sich aus der Praxis bekannte Getriebe sein, das sowohl mit integrierter Anfahrkupplung oder auch mit einem separaten Anfahrelement, wie einer reibschlüssigen Kupplung, die nicht zur Darstellung einer Übersetzung im Automatgetriebe verwendet wird, kombiniert sein kann.
  • Das Schaltelement 8 ist vorliegend außerhalb der Getriebeeinrichtung 4 angeordnet und kann bei weiteren in der Zeichnung nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen des Antriebsstranges 1 auch innerhalb der Getriebeeinrichtung angeordnet sein und auch als ein Schaltelement der Getriebeeinrichtung 4, mittels welchem wenigstens eine Übersetzung der Getriebeeinrichtung 4 darstellbar ist, ausgeführt sein.
  • Auf der dem Schaltelement 8 abgewandten Seite der Getriebeeinrichtung 4 bzw. getriebeeinrichtungsausgangsseitig ist die Getriebeeinrichtung 4 über ein Achsdifferential 9 mit Rädern 10 einer Fahrzeugantriebsachse des Antriebsstranges 1 wirkverbunden. Im Bereich der Räder 10 ist ein Teil einer Bremsanlage 11 dargestellt, welche mit einem so genannten Brems-Booster 12 ausgeführt ist. Der Brems-Booster 12 stellt eine Einrichtung dar, mittels welcher die Bremsanlage im Schubbetrieb des Antriebsstranges 1 automatisch zur Darstellung eines Gegenschubmomentes am Abtrieb 5 betätigt wird, wenn ein der elektrischen Maschine 3 zugeordneter elektrischer Speicher 13 durch die generatorisch betriebene elektrische Maschine 3 vollständig geladen ist und durch die elektrische Maschine 3 kein ausreichendes Motorbremsmoment am Abtrieb 5 darstellbar ist. Der elektrische Speicher 13 ist über eine elektrische Steuerung 14 mit der elektrischen Maschine 3, einem Bordnetz 15 sowie einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung 16 verbunden, wobei letztgenannte Getriebesteuereinrichtung 16 zur Steuerung der Getriebeeinrichtung 4 vorgesehen ist. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine 2 ist ein Motorsteuergerät 17 vorgesehen.
  • Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 ist eine Einrichtung 6 zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung sowie ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement 7 angeordnet. In Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des weiteren Schaltelementes 7 ist eine Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 herstellbar, um verschiedene Betriebszustände des Antriebsstranges 1 des Fahrzeuges, wie einen alleinigen Antrieb über die elektrische Maschine 3, einen parallelen Antrieb über die Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 oder einen alleinigen Antrieb über die Brennkraftmaschine 2, durchführen zu können.
  • Darüber hinaus besteht durch die Anordnung des weiteren Schaltelementes 7 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 die Möglichkeit, die Brennkraftmaschine 2 erst bei Vorliegen der für einen Startvorgang der Brennkraftmaschine 2 erforderlichen rotatorischen Energie der elektrischen Maschine 3 über das weitere Schaltelement 7 an die elektrische Maschine 3 derart zu koppeln, dass die Brennkraftmaschine 2 von der elektrischen Maschine 3 gestartet wird.
  • 2 zeigt eine Reglerstruktur, die in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist, mittels der ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges, insbesondere ein Antriebsstrang gemäß 1, im Schubbetrieb während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine 2 in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise erfindungsgemäß betreibbar ist. Dabei wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch für Antriebsstränge geeignet ist, welche ohne das zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 angeordnete weitere Schaltelement 7 ausgebildet sind. Die elektrische Maschine 3 und die Brennkraftmaschine 2 sind bei einer derartigen Ausgestaltung eines Antriebsstranges über eine starre Welle miteinander fest verbunden.
  • Im Schubbetrieb des Antriebsstranges 1 wird ein von einer übergeordneten Fahrstrategie und/oder einer Fahrerwunschvorgabe angefordertes Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll bei zugeschalteter Brennkraftmaschine 2 und jeweils mit entsprechender Übertragungsfähigkeit vorliegenden Schaltelementen 7 und 8 zu einem Teil von der elektrischen Maschine 3 und zum anderen Teil von der Brennkraftmaschine 2 am Abtrieb 5 zur Verfügung gestellt. Liegt während eines solchen Betriebszustandes des Antriebsstranges 1 eine Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschine 2 vor, wird die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 gesteuert kontinuierlich abgesenkt und das Schaltelement 8 in einen Schlupfzustand überführt. Das weitere Schaltelement 7 bleibt vollständig geschlossen und es wird eine Überwachung gestartet, mittels der ein Betriebszustandsverlauf des Schaltelementes 8 überwacht wird.
  • Beim Übergang des Schaltelementes 8 in den Schlupfbetrieb wird eine Regelung des Schlupfes des Schaltelementes 8 mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 gestartet. Die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 wird weiterhin gesteuert eingestellt, so dass das Schaltelement 8 permanent mit der zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes m_fahr_soll am Abtrieb 5 erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt. Ändert sich die Vorgabe des am Abtrieb 5 darzustellenden Abtriebsmomentes bzw. das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll, wird der Fahrerwunsch bzw. die Vorgabe der Fahrstrategie im Bereich des Schaltelementes 8 durch Veränderung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 nachgeführt.
  • Das bedeutet, dass das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll eine Steuergröße der Reglerstruktur gemäß 2 für den realen Prozess bzw. für den Antriebsstrang 1 gemäß 1 darstellt. Anhand des Soll-Abtriebsmoments m_fahr_soll wird der über das Schaltelement 8 führbare Drehmomentwert bzw. die dazu äquivalente Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 ermittelt und als Steuergröße m_8_soll für das Schaltelement 8 verwendet. Das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll ist über einen Korrektursteuer block K1 anpassbar, wobei im Korrektursteuerblock K1 auf applikativ bestimmte Korrekturfaktoren zurückgegriffen wird.
  • Hiervon abweichend besteht auch die Möglichkeit, zur Korrektur betriebszustandabhängige Kennlinien heranzuziehen, anhand welcher wiederum betriebszustandsabhängige Korrekturfaktoren bestimmbar sind, um das jeweils zum aktuellen Betriebszustand tatsächlich über das Schaltelement 8 führbare Drehmoment exakt ermitteln zu können. Zusätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Korrekturfaktoren über geeignete Adaptionsroutinen zu bestimmen und zur Anpassung bzw. Korrektur der Steuervorgabe heranzuziehen.
  • Eine weitere Steuergröße stellt ein Ist-Drehmoment m_2_ist der Brennkraftmaschine 2 dar, welches von dieser während einer Schubabschaltung am Abtrieb 5 anliegt. Des Weiteren wird eine Sollvorgabe n_3_soll der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 vorgegeben, welche mit Hilfe der Ist-Drehzahl n_3_ist der elektrischen Maschine 3 in einem Knotenpunkt 21 verglichen wird. Der Differenzwert wird einer vorliegend als Proportional-Integral-Regler ausgeführten Reglereinrichtung 22 zugeführt, deren Ausgangswert einen Regelanteil der Sollvorgabe m_3_soll des Drehmomentes der elektrischen Maschine 3 darstellt. Durch die Regelung der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 wird der Schlupfzustand des Schaltelementes 8 mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 beibehalten.
  • Zusätzlich zu der Reglervorgabe der Reglereinrichtung 22 bzw. der von der Regelereinrichtung 22 ermittelten Sollvorgabe m_3_soll des Antriebsmomentes der elektrischen Maschine 3 werden bei der Reglerstruktur gemäß 2 Steueranteile der Sollvorgabe m_3_soll des Antriebsmomentes der elektrischen Maschine 3 in Abhängigkeit von Belastungsmomenten, die Störgrößen der Regelung darstellen, bestimmt. Dabei stellen das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll sowie das von der zugeschalteten Brennkraftmaschine 2 erzeugte Ist-Drehmoment m_2_ist Störgrößen für die Regelung der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 dar, welche über weitere Korrektursteuerblöcke K2 und K3 in derselben Art und Weise wie das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll über den Korrektursteuerblock K1 betriebszustandsabhängig an das reale System des Antriebsstranges 1 anpassbar sind.
  • Während der Schlupfregelung des Schaltelementes 8 wird die Brennkraftmaschine 2 durch die elektrische Maschine 3 abgeschaltet, indem die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 rampenförmig auf Null oder unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes der Drehzahl der elektrischen Maschine 3, der kleiner als eine Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine ist, geführt wird. Gleichzeitig wird die Brennstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine 2 unterbrochen, womit sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 auf Null absenkt und die Brennkraftmaschine 2 in einen abgeschalteten Zustand übergeht. Eventuell während letztgenannter Betriebsphase der Brennkraftmaschine 2 auftretende Drehungleichförmigkeiten werden im Bereich des schlupfenden Schaltelementes 8 nicht in Richtung des Abtriebs 5 weitergeleitet, womit einen Fahrkomfort beeinträchtigende Schwingungen im Antriebsstrang 1 auf einfache Art und Weise vermieden werden.
  • Gleichzeitig wird das im zugeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine 2 zur Verfügung stehende Schubmoment bis hin zum Abschaltzeitpunkt der Brennkraftmaschine 2 am Abtrieb 5 über das Schaltelement 8 zur Verfügung gestellt. Ist die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet, wird das weitere Schaltelement 7 geöffnet und die Brennkraftmaschine 2 vom Antriebsstrang 1 abgekoppelt, um die rotatorischen Massen der Brennkraftmaschine 2 während eines reinen elektromaschinenseitigen Fahrbetriebes nicht antreiben zu müssen und Reibungsverluste, die einen Wirkungsgrad eines Rekuperationsbetriebes beeinträchtigen, auf einfache Art und Weise zu vermeiden.
  • Anschließend wird der Schlupf des Schaltelementes 8 mit der weiterhin drehzahlgeregelt betriebenen elektrischen Maschine 3 abgebaut, wobei nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 2 und dem Öffnen des weiteren Schaltelementes 7 in der Reglerstruktur gemäß 2 ein Schalter 20 umgelegt und die Drehzahlregelung ohne das Ist-Drehmoment m_2_ist der Brennkraftmaschine 2 durchgeführt wird.
  • Wiederum anschließend wird das Schaltelement 8 zur Reduzierung der Belastung vollständig geschlossen und die elektrische Maschine 3 auf Momentführung umgestellt, wobei das von der elektrischen Maschine 3 abgegebene Drehmoment in Abhängigkeit einer Fahrerwunschvorgabe eingestellt wird, wobei sich der Antriebsstrang 1 dann in einem rein elektrischen Fahrbetrieb befindet.
  • Unter dem Bezugszeichen V ist ein prinzipieller zeitlicher Verlauf der Sollvorgabe n_3_soll der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 während des erfindungsgemäßen Verfahrens stark vereinfacht dargestellt. Aus der Darstellung geht hervor, dass die Sollvorgabe n_3 soll während des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem ersten Wert n_3A zu einem Zeitpunkt T1, zu dem die Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschine 2 vorliegt und zu dem sich das Schaltelement 8 im Schlupfbetrieb befindet, rampenförmig in Richtung Null geführt wird. Zum Zeitpunkt T2 wird die Sollvorgabe n_3_soll der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 bis zu einem Zeitpunkt T3, zu dem die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet ist, auf dem Wert Null belassen. Anschließend wird die Sollvorgabe n_3_soll der elektrischen Maschine 3 auf einen Wert n_3B rampenförmig angehoben, zu dem am Abtrieb 5 das Soll Abtriebsmoment m_fahr_soll bei schlupffrei betriebenem Schaltelement 8 anliegt und das erfindungsgemäße Verfahren beendet ist.
  • Das vorbeschriebene Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges bzw. eines Parallelhybridantriebsstranges ist grundsätzlich auch bei Antriebs strängen anwendbar, welche im Bereich zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Schaltelement 8 mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler mit oder ohne zugeordnete Wandlerüberbrückungskupplung ausgeführt ist, wobei der Antriebsstrang bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung im Schubbetrieb während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine in der vorbeschriebenen Art und Weise betrieben wird. Bei offener oder schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung ist im Bereich des Schaltelementes 8 eine geringere Differenzdrehzahl einzustellen, wodurch in diesem Bereich weniger Reibleistung entsteht.
  • Generell ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein aktiver Motorstop einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstranges durchführbar, der von einer elektrischen Maschine auf einfache Art und Weise unterstützt wird, während zum Fahrzeug hin ein Schubmoment der elektrischen Maschine und der zugeschalteten Brennkraftmaschine über eine schlupfende Kupplung übertragen wird. Die Schlupfregelung im Bereich der Kupplung erfolgt über das von der elektrischen Maschine 3 abgegebene Drehmoment, während das über die Kupplung führbare Drehmoment dem Fahrerwunsch und/oder einer übergeordneten Fahrstrategie entsprechend rein gesteuert eingestellt wird.
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    elektrische Maschine
    4
    Getriebeeinrichtung
    5
    Abtrieb
    6
    Einrichtung zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung
    7
    weiteres Schaltelement
    8
    Schaltelement
    9
    Achsdifferential
    10
    Räder
    11
    Bremsanlage
    12
    Brems-Booster
    13
    elektrischer Speicher
    14
    elektrische Steuereinrichtung
    15
    Bordnetz
    16
    elektrische Getriebesteuereinrichtung
    17
    Motorsteuergerät
    20
    Schalter
    21
    Knotenpunkt
    22
    Reglereinrichtung
    K1 bis K3
    Korrektursteuerblock
    m_2
    Drehmoment Brennkraftmaschine
    m_8
    Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes
    m_fahr_soll
    Soll-Abtriebsmoment
    n_3
    Drehzahl der elektrischen Maschine

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes mit einer Brennkraftmaschine (2), einer elektrischen Maschine (3) und einer Getriebeeinrichtung (4), wobei die elektrische Maschine (3) im Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Getriebeeinrichtung (4) angeordnet ist und zwischen der elektrischen Maschine (3) und einem Abtrieb (5) ein Schaltelement (8) mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen ist, und wobei ein am Abtrieb (5) anzulegendes Soll Abtriebsmoment (m_fahr_soll) in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) in Abhängigkeit eines angeforderten Soll-Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) derart gesteuert eingestellt wird, dass das Schaltelement (8) mit einer zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) am Abtrieb (5) erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt, wobei eine Drehzahl (n_3) der elektrischen Maschine (3) während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) geregelt eingestellt wird, um das Schaltelement (8) zumindest während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) in einem Schlupfbetrieb zu halten und die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) mittels der elektrischen Maschine (3) auf Null zu führen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Abtriebsmoment (m_fahr_soll) und ein von der Brennkraftmaschine (2) erzeugtes Ist-Drehmoment (m_2_ist) zur Vorsteuerung der drehzahlgeregelten elektrischen Maschine (3) herangezogen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) durch vorzugsweise rampenförmiges Führen der Drehzahl der elektrischen Maschine (3) auf Null oder unter halb eines vordefinierten Grenzwertes, der kleiner als eine Mindestbetriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine (2) ist, und durch Unterbrechen der Brennstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine (2) auf Null geführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine (3) während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) in Abhängigkeit einer Regelabweichung zwischen einer Sollvorgabe (n_3_soll) der Drehzahl der elektrischen Maschine (3) und einer Ist-Drehzahl (n_3_ist) der elektrischen Maschine (3) eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) bei Vorliegen einer Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschine (2) gesteuert kontinuierlich abgesenkt und das Schaltelement (8) in einen Schlupfzustand überführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf des Schaltelementes (8) geregelt über die elektrischen Maschine (3) eingestellt wird, während die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) gesteuert eingestellt wird, um das Schaltelement (8) mit der zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) am Abtrieb (5) erforderlichen Übertragungsfähigkeit darzustellen, wobei bei Vorliegen einer fahrerwunschseitigen oder einer fahrstrategieseitigen Änderung der Vorgabe des am Abtrieb (5) darzustellenden Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) der Fahrerwunsch oder die Vorgabe der Fahrstrategie im Bereich des Schaltelementes (8) durch Veränderung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) nachgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf des Schaltelementes (8) nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (2) mittels der weiterhin drehzahlgeregelt betriebenen elektrischen Maschine (3) in Richtung Null geführt wird, wobei zur Vorsteuerung der Drehzahlregelung das Sollabtriebsmoment (m_fahr_soll) berücksichtigt wird, wenn die Wirkverbindung zwischen der abgeschalteten Brennkraftmaschine und dem Schaltelement unterbrochen ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Abtriebsmoment (m_fahr_soll) mittels der elektrischen Maschine (3) dargestellt wird, wenn das Schaltelement (8) schlupffrei betrieben wird und die Brennkraftmaschine (2) abgeschaltet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Leistungsstrang zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) angeordnetes Schaltelement (7) bei zugeschalteter Brennkraftmaschine (2) schlupffrei betrieben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (7) zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) bei abgeschalteter Brennkraftmaschine (2) geöffnet ist, wobei die Steuerung der elektrischen Maschine (3) dann in Abhängigkeit des Soll-Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) und der Regelabweichung zwischen der Sollvorgabe (n_3_soll) der Drehzahl der elektrischen Maschine (3) und der Ist-Drehzahl (n_3_ist) der elektrischen Maschine (3) durchgeführt wird.
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