DE102007045365A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs - Google Patents

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Christian Mittelberger
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, ein zwischen dem Hybridantrieb und einem Abtrieb angeordnetes Getriebe und eine zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung umfasst, wobei dann, wenn ausschließlich der Elektromotor antreibt, der Verbrennungsmotor dadurch gestartet werden kann, dass die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung geschlossen wird. Erfindungsgemäß wird dann, wenn der Elektromotor dauerhaft bzw. ohne Zugkraftunterbrechung an den Abtrieb gekoppelt ist und die Drehzahl des Elektromotors größer als eine Startdrehzahl des Verbrennungsmotors ist, zum Starten des Verbrennungsmotors die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung derart gesteuert geschlossen und geöffnet, wobei die Kupplung durch teilweises Schließen in Schlupf gebracht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten, und dass anschließend dieselbe wieder vollständig geöffnet wird, und zwar vor Erreichen einer Synchrondrehzahl zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines zumindest ein Getriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe. Ein Getriebe wandelt Drehmomente und Drehzahlen und setzt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats um. Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der zumindest ein Getriebe und als Antriebsaggregat einen Hybridantrieb umfasst.
  • Aus der US 2005/0221947 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines ein Automatgetriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei einerseits zwischen einem Verbrennungsmotor des Hybridantriebs und einem Elektromotor des Hybridantriebs eine Kupplung und andererseits zwischen dem Elektromotor des Hybridantriebs und dem Automatgetriebe eine weitere Kupplung angeordnet ist. Dann, wenn der Antriebsstrang ausschließlich vom Elektromotor des Hybridantriebs angetrieben wird, kann nach diesem Stand der Technik der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs dadurch gestartet werden, dass während der Ausführung einer Hochschaltung durch das Automatgetriebe des Antriebsstrangs die zwischen dem Verbrennungsmotor des Hybridantriebs und dem Elektromotor desselben angeordnete Kupplung geschlossen wird. Nach der US 2005/0221947 A1 dient demnach der Elektromotor des Hybridantriebs dem Starten des Verbrennungsmotors des Hybridantriebs, wobei das Starten des Verbrennungsmotors während der Ausführung einer Hochschaltung und demnach bei einer Zugkraftunterbrechung erfolgt.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines ein Getriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs zu schaffen.
  • Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird dann, wenn der Elektromotor dauerhaft bzw. ohne Zugkraftunterbrechung an den Abtrieb gekoppelt ist und die Drehzahl des Elektromotors größer als eine Startdrehzahl des Verbrennungsmotors ist, zum Starten des Verbrennungsmotors die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung derart gesteuert geschlossen und geöffnet, dass die Kupplung durch teilweises Schließen in Schlupf gebracht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten, wobei anschließend dieselbe wieder vollständig geöffnet wird, und zwar vor Erreichen einer Synchrondrehzahl zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Verbrennungsmotor des Hybridantriebs auch dann über den Elektromotor des Hybridantriebs zu starten, wenn der Elektromotor dauerhaft in den Abtrieb des Antriebstrangs eintreibt und demnach keine Unterbrechung der Zugkraft vorliegt, wobei dies bedingt durch das teilweise Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordneten Kupplung unter Gewährleistung eines hohen Komforts erfolgen kann. Es ist keinerlei Eingriff bzw. Aktion über das Getriebe des Antriebsstrangs erforderlich. Das Starten des Verbrennungsmotors erfolgt ohne Getriebeaktion durch eine definierte Ansteuerung der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor des Hybridantriebs angeordneten Kupplung ohne Unterbrechung der Zugkraft. Unter Bereitstellung eines hohen Komforts kann der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs innerhalb kurzer Zeit gestartet werden.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das teilweise Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordneten Kupplung zeitgesteuert, derart, dass in einer ersten vorgegebenen Zeitspanne die Kupplung bis zu dem Punkt teilweise geschlossen wird, in welchem dieselbe das zum Überwinden des Losbrechmoment des Verbrennungsmotors erforderliche Moment überträgt, dass anschließend für eine zweite vorgegebene Zeitspanne die teilweise Schließstellung der Kupplung konstant gehalten wird, und dass hieran anschließend in einer dritten vorgegebenen Zeitspanne die Kupplung wieder vollständig geöffnet wird.
  • Nach einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das teilweise Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordneten Kupplung drehzahlgesteuert, derart, dass die Kupplung bis zu dem Punkt teilweise geschlossen wird, in welchem eine erste vorgegebene Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors erreicht ist, dass anschließend die teilweise Schließstellung der Kupplung bis zum Erriechen einer zweiten vorgegebenen Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors konstant gehalten wird, und dass hieran anschließend die Kupplung wieder vollständig geöffnet wird Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein erstes Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist;
  • 2 ein zweites Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist;
  • 3 ein drittes Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist; und
  • 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines zumindest ein Getriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Ein Hybridantrieb umfasst einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. 1 bis 3 zeigen exemplarisch Antriebsstrangschemata eines Kraftfahrzeugs, bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist.
  • So zeigt 1 ein Schema eines Antriebsstrangs 1 eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang 1 gemäß 1 einen Hybridantrieb umfasst, der von einem Verbrennungsmotor 2 und einem Elektromotor 3 gebildet ist. Zwischen den Verbrennungsmotor 2 und den Elektromotor 3 ist eine Kupplung 4 geschaltet, die dann, wenn der Antriebsstrang 1 ausschließlich vom Elektromotor 3 betrieben wird, geöffnet ist. Neben dem Hybridantrieb umfasst der Antriebsstrang 1 gemäß 1 weiterhin ein Getriebe 5, welches das vom Hybridantrieb bereitgestellte Zugkraftangebot auf einen Abtrieb 6, nämlich anzutreibende Räder, des Antriebsstrangs umsetzt. Im Antriebsstrang 7 der 2 ist zwischen den Elektromotor 3 des Hybridantriebs und das Getriebe 5 eine Kupplung 8 geschaltet. Ein weiteres Schema eines Antriebsstrangs 9 eines Kraftfahrzeugs zeigt 3, wobei sich der Antriebsstrang gemäß 3 vom Antriebsstrang der 2 dadurch unterscheidet, dass zwischen den Elektromotor 3 des Hybridantriebs und das Getriebe 5 keine Kupplung sondern vielmehr eine Wandlereinrichtung 10 geschaltet ist.
  • Wird ein Antriebsstrang gemäß 1, 2 oder 3 bei geöffneter Kupplung 4 ausschließlich vom Elektromotor 3 des Hybridantriebs angetrieben, so kann es unter bestimmten Betriebsbedingungen erforderlich sein, den Verbrennungsmotor 2 des Hybridantriebs zu starten.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs, bei welchem dann, wenn ausschließlich der Elektromotor 3 in den Abtrieb 6 des entsprechenden Antriebsstrangs eintreibt und der Verbrennungsmotor 2 des jeweiligen Antriebsstrangs steht sowie die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 positionierte Kupplung 4 geöffnet ist, den Verbrennungsmotor 2 zu starten, und zwar ohne die Kopplung des Elektromotors 3 mit dem Abtrieb 6 und damit die Zugkraft zu unterbrechen.
  • Erfindungsgemäß wird dann, wenn der Elektromotor 3 dauerhaft bzw. ohne Zugkraftunterbrechung an den Abtrieb 6 des jeweiligen Antriebsstrangs gekoppelt ist und die Drehzahl des Elektromotors 3 größer als eine Startdrehzahl des Verbrennungsmotors 2 ist, zum Starten des Verbrennungsmotors 2 die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Kupplung 4 gesteuert geschlossen und geöffnet, nämlich derart, dass die Kupplung 4 durch teilweise Schließen in Schlupf gebracht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten, und das anschließend die Kupplung 4 wieder vollständig geöffnet wird, und zwar vor Erreichen einer Synchrondrehzahl zwischen Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3. Während des gesamten Startvorgangs für den Verbrennungsmotor 2 treibt demnach der Elektromotor 3 dauerhaft in den Abtrieb 6 des jeweiligen Antriebsstrangs ein. Es erfolgt keine Zugkraftunterbrechung.
  • Das gesteuerte Schließen und Öffnen der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 geschalteten Kupplung 4 erfolgt derart, dass die Kupplung 4 zuerst bis zu einem Punkt teilweise geschlossen und demnach in Schlupf gebracht wird, in welchem das von der Kupplung 4 übertragene Moment ein Losbrechmoment des Verbrennungsmotors 2 überwindet, wobei anschließend die teilweise Schließstellung der Kupplung und damit das von derselben übertragene Moment konstant gehalten wird, und wobei anschließend hieran die Kupplung wieder vollständig geöffnet wird.
  • Dies kann 4 entnommen werden, wobei in 4 über der Zeit t das von der Kupplung 4 übertragene Moment M dargestellt ist. Zum Zeitpunkt t1 wird mit dem Starten des Verbrennungsmotors 2 begonnen, indem die Kupplung 4 ausgehend von einer vollständig geöffneten Position, in welcher dieselbe kein Moment M überträgt, teilweise geschlossen wird, wobei zum Zeitpunkt t2 die Kupplung 4 soweit teilweise geschlossen ist, dass dieselbe ein Moment ML überträgt, mit welchem das Losbrechmoment des Verbrennungsmotors überwunden werden kann. Anschließend wird bis zum Zeitpunkt t3 die Schließstellung der Kupplung und damit das von derselben übertragene Moment konstant gehalten, wobei darauffolgend bis zum Zeitpunkt 4 die Kupplung wieder vollständig geöffnet wird, und zwar derart, dass zum Zeitpunkt t4 die Synchrondrehzahl zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 noch nicht erreicht wurde.
  • Das obige, definierte Schließen und Öffnen der Kupplung kann nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zeitgesteuert erfolgen, wobei dann die Zeitspannen zwischen den Zeitpunkten t1 und t2, t2 und t3 sowie t3 und t4 sowie die Schließstellung der Kupplung 4, in welcher dieselbe das Moment ML überträgt, vorgegeben sind. Dabei können diese Parameter zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens adaptiv erlernt werden, wobei diese Parameter weiterhin vorzugsweise von einer Temperatur des Verbrennungsmotors 2 abhängig sind.
  • Nach einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das definierte, gesteuerte Schließen und Öffnen der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordneten Kupplung 4 drehzahlgesteuert, wobei hierzu die Kupplung 4 bis zu einem Punkt teilweise geschlossen wird, in welchem eine erste vorgegebene Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors 2 erreicht ist, bei welcher das Losbrechmoment des Verbrennungsmotors 2 überwunden ist.
  • Anschließend an das Erreichen der ersten vorgegebenen Drehzahlschwelle wird die erzielte teilweise Schließstellung der Kupplung bis zum Erreichen einer zweiten vorgegebenen Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors 2 konstant gehalten, wobei bei Erreichen der zweiten vorgegebenen Drehzahlschwelle der Verbrennungsmotor 2 eigenständig startet bzw. hoch läuft.
  • Anschließend wird die Kupplung 4 wiederum vollständig geöffnet, und zwar derart, dass vor Erreichen der Synchrondrehzahl zwischen Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 die Kupplung 4 vollständig geöffnet ist. Nach dieser Variante sind demnach die Zeitpunkte t1 bis t4 des Diagramms der 4 nicht fest vorgegeben, sondern vielmehr abhängig von den Drehzahlschwellen des Verbrennungsmotors 2.
  • Während des gesteuerten, teilweise Schließens und nachfolgenden Öffnens der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordneten Kupplung 4 kann das vom Elektromotor 3 bereitgestellte Antriebsmoment, welches in den Abtrieb dauerhaft eingetrieben wird, konstant gehalten werden. Zur Erhöhung des Komforts ist es jedoch möglich, dass alternativ das vom Elektromotor 3 bestellte Antriebsmoment während des teilweise Schließens und anschließenden Öffnens der Kupplung 4 verändert wird, um das von der Kupplung 4 an den Verbrennungsmotor 2 übertragene Moment zu kompensieren und so ein in etwa konstantes Antriebsmoment am Abtrieb 6 zu gewährleisten.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Verbrennungsmotor 2 eines Hybridantriebs mit Hilfe des Elektromotors 3 desselben innerhalb kurzer Zeit unter Gewährleistung eines hohen Komforts gestartet werden, und zwar dann, wenn der Elektromotor 3 zugkrafterhaltend dauerhaft in den Abtrieb 6 eintreibt.
  • Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens steht der Verbrennungsmotor 2 still, die Kupplung 4 ist geöffnet und der Elektromotor 3 treibt in den Antriebsstrang bzw. den Abtrieb 6 desselben ein. Zum Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens läuft der Verbrennungsmotor 2 bei geöffneter Kupplung 4 und der Elektromotor 3 treibt dauerhaft in den Abtrieb 6 des jeweiligen Antriebsstrangs ein.
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Elektromotor
    4
    Kupplung
    5
    Getriebe
    6
    Abtrieb
    7
    Antriebsstrang
    8
    Kupplung
    9
    Antriebsstrang
    10
    Wandlereinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2005/0221947 A1 [0003, 0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, ein zwischen dem Hybridantrieb und einem Abtrieb angeordnetes Getriebe und eine zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung umfasst, wobei dann, wenn ausschließlich der Elektromotor antreibt, der Verbrennungsmotor dadurch gestartet werden kann, dass die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Elektromotor dauerhaft bzw. ohne Zugkraftunterbrechung an den Abtrieb gekoppelt ist und die Drehzahl des Elektromotors größer als eine Startdrehzahl des Verbrennungsmotors ist, zum Starten des Verbrennungsmotors die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung derart gesteuert geschlossen und geöffnet wird, dass die Kupplung durch teilweises Schließen in Schlupf gebracht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten, und dass anschließend dieselbe wieder vollständig geöffnet wird, und zwar vor Erreichen einer Synchrondrehzahl zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung zuerst bis zu einem Punkt teilweise geschlossen wird, in welchem das von derselben übertragene Moment ein Losbrechmoment des Verbrennungsmotors überwindet, dass anschließend die teilweise Schließstellung der Kupplung konstant gehalten wird, und dass hieran anschließend die Kupplung wieder vollständig geöffnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordneten Kupplung zeitgesteuert erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu in einer ersten vorgegebenen Zeitspanne die Kupplung bis zu dem Punkt teilweise geschlossen wird, in welchem dieselbe das zum Überwinden des Losbrechmoment erforderliche Moment überträgt, dass anschließend für eine zweite vorgegebene Zeitspanne die teilweise Schließstellung der Kupplung konstant gehalten wird, und dass hieran anschließend in einer dritten vorgegebenen Zeitspanne die Kupplung wieder vollständig geöffnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspannen und der Punkt der teilweisen Schließstellung adaptiv erlernt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordneten Kupplung drehzahlgesteuert erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu die Kupplung bis zu dem Punkt teilweise geschlossen wird, in welchem eine erste vorgegebene Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors erreicht ist, dass anschließend die teilweise Schließstellung der Kupplung bis zum Erriechen einer zweiten vorgegebenen Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors konstant gehalten wird, und dass hieran anschließend die Kupplung wieder vollständig geöffnet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehzahlschwelle und die zweite Drehzahlschwelle kleiner ist als die Synchrondrehzahl zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor, wobei bei Erreichen der ersten Drehzahlschwelle das Losbrechmoment des Verbrennungsmotors überwunden ist und bei Erreichen der zweiten Drehzahlschwelle der Verbrennungsmotor eigenständig startet.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des gesteuerten, teilweise Schließens und Öffnens der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordneten Kupplung das vom Elektromotor am Abtrieb bereitgestellte Antriebmoment konstant gehalten wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des gesteuerten, teilweise Schließens und Öffnens der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordneten Kupplung das vom Elektromotor am Abtrieb bereitgestellte Antriebmoment verändert wird, um das von der Kupplung an den Verbrennungsmotor übertragene Moment zu kompensieren und so ein in etwa konstantes Moment am Abtrieb zu gewährleisten.
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