DE102007055826A1 - Method and device for operating a hybrid drive of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Hybridantriebes (1) eines Fahrzeugs, mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang (2), umfassend einen Verbrennungsmotor (3), wenigstens eine Elektromaschine (5), wenigstens ein in Kraftflussrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und der Elektromaschine (5) angeordnetes Schaltelement (4), ein Getriebe (7) und einen Abtrieb (25), bei dem zum Starten des Verbrennungsmotors (3) mittels der Elektromaschine (5) das Schaltelement (4) geschlossen wird. Um einen Zeitraum eines zugkraftunterbrochenen Schaltvorgangs mit einem Start des Verbrennungsmotors (3) über die Elektromaschine (5) und dessen Ankopplung an den Antriebsstrang (2) möglichst kurz zu halten sowie dennoch einen hohen Fahrkomfort zu gewährleisten, wird eine Startdrehzahl des Verbrennungsmotors (3) direkt auf eine vorausberechnete Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl einer Folgeübersetzung geregelt, wobei der Beginn einer Befeuerung des Verbrennungsmotors (3) wahlweise mit der Drehzahlregelung korreliert wird.The invention relates to a method and a device for operating a hybrid drive (1) of a vehicle, having a parallel hybrid drive train (2) comprising an internal combustion engine (3), at least one electric machine (5), at least one power flow direction between the internal combustion engine (3 ) and the electric machine (5) arranged switching element (4), a transmission (7) and an output (25), in which for starting the internal combustion engine (3) by means of the electric machine (5), the switching element (4) is closed. In order to keep a period of traction with a power interruption with a start of the internal combustion engine (3) via the electric machine (5) and its coupling to the drive train (2) as short as possible and still to ensure a high level of ride comfort, a starting speed of the engine (3) directly is controlled to a predicted target transmission input speed of a following ratio, wherein the beginning of a firing of the internal combustion engine (3) is optionally correlated with the speed control.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 10.The The invention relates to a method and an apparatus for operation a hybrid vehicle according to the preamble of Patent claim 1 or claim 10.
Hybridabtriebe gewinnen im Fahrzeugbau aufgrund ihres Potenzials zur Verringerung von Schadstoffemissionen und Energieverbrauch zunehmend an Bedeutung. Derartige Fahrzeuge weisen verschiedenartige Antriebsquellen auf, wobei insbesondere Kombinationen von Verbrennungs- und Elektromotoren von Vorteil sind, da sie einerseits die Reichweiten- und Leistungsvorteile von Brennkraftmaschinen und andererseits die flexiblen Einsatzmöglichkeiten der elektrischen Maschinen als alleinige oder Hilfsantriebsquelle oder als Startergenerator sowie als Generator zur Stromerzeugung und Rekuperation nutzen können.hybrid power take-offs gain in vehicle manufacturing due to their potential for reduction of pollutant emissions and energy consumption are becoming increasingly important. Such vehicles have various types of power sources, in particular combinations of combustion and electric motors on the one hand the range and performance advantages of internal combustion engines and on the other hand, the flexible uses the electric machines as a sole or auxiliary drive source or as a starter generator and as a generator for power generation and recuperation can use.
Vom Markt werden Hybrid-Antriebsstränge gefordert, die möglichst ohne zusätzlichen Bauraumbedarf, bei möglichst geringer Kompliziertheit und bei geringem Kosten- und Konstruktionsaufwand in Fahrzeuge implementiert werden können. Es werden grundsätzlich zwei Hybrid-Topologien, der Serienhybrid und der Parallelhybrid unterschieden. Solche Anordnungen sind bereits bekannt und werden ständig weiterentwickelt.from Market hybrid drive trains are required, the possible without additional space requirements, if possible low complexity and at low cost and design effort can be implemented in vehicles. It will be basically two hybrid topologies, the series hybrid and the parallel hybrid distinguished. Such arrangements are already known and will constantly evolving.
Beim Serienhybrid sind die Antriebsmaschinen hintereinander geschaltet. Dabei dient der Verbrennungsmotor, beispielsweise ein Dieselmotor, als Antrieb für einen Generator, der eine elektrische Maschine speist. Das Fahrzeug wird somit ausschließlich über die elektrische Maschine angetrieben. Der Verbrennungsmotor ist hingegen von den Antriebsrädern entkoppelt und kann daher ständig in einem einzigen Betriebspunkt, d. h. bei einem bestimmten Drehmoment und konstanter Drehzahl betrieben werden. Dieses Antriebskon zept eignet sich beispielsweise für Busse im städtischen Kurzstreckenverkehr, wobei vorzugsweise ein Betriebspunkt, bei dem der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors möglichst hoch ist und gleichzeitig Schadstoffemissionen, Kraftstoffverbrauch und Geräuschentwicklung in einem günstigen Bereich liegen, eingestellt wird. Ungünstig wirkt sich beim Serienhybrid dagegen aus, dass der Wirkungsgrad des Antriebs aufgrund der mechanisch-elektrischen Mehrfachumwandlung eingeschränkt ist.At the Series hybrid, the prime movers are connected in series. In this case, the internal combustion engine, for example a diesel engine, as a drive for a generator, an electric machine fed. The vehicle is thus exclusively over the electric machine powered. The internal combustion engine is however, decoupled from the drive wheels and therefore can constantly in a single operating point, d. H. at a certain torque and constant speed are operated. This drive concept is suitable, for example, for buses in urban short-distance traffic, preferably an operating point in which the efficiency of the internal combustion engine as possible is high and at the same time pollutant emissions, fuel consumption and noise in a favorable range lie, is set. Unfavorable affects the series hybrid on the other hand, that the efficiency of the drive due to the mechanical-electrical Multiple conversion is restricted.
Demgegenüber bieten Parallelhybrid-Antriebstränge durch eine bezüglich des Kraftflusses parallele Anordnung der Triebstrangaggregate neben der Überlagerung der Antriebsmomente, also einem gemischten Antrieb, auch die Möglichkeit der Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem, kurz genannt elektrischem, Antrieb. Funktionell kann beim Parallelhybrid der Verbrennungsmotor durch jeweiliges Belasten bzw. Unterstützen mittels einer oder mehrerer elektrischer Maschinen weitgehend bei optimalem Drehmoment betrieben werden, so dass der maximale Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors effektiv genutzt werden kann. Durch die elektrische Unterstützung des Verbrennungsmotors verringert sich im Mittel der Kraftstoffverbrauch. Da bei kurzzeitigen erhöhten Leistungsanforderungen im sogenannten Boostbetrieb, beispielsweise bei Überholvorgängen, eine Summierung der Antriebsleistung möglich ist, kann der Verbrennungsmotor nahezu ohne Einbußen an Leistung und Fahrkomfort des Fahrzeuges vergleichsweise kleiner, und gewichts- und bauraumsparender ausgelegt werden, welches sich zusätzlich emissionsverringernd und kostengünstig auswirkt. Die Elektromaschine kann zudem als integrierter Startergenerator (ISG) zum Start des Verbrennungsmotors über eine Kupplung fungieren. Weiterhin kann die Elektromaschine im generatorischen Betrieb zum Laden eines elektrischen Energiespeichers dienen und zur Rekuperation im Bremsbetrieb eingesetzt werden. Als Getriebe zur Variation der Übersetzung des Antriebes der angetriebenen Achsen kommen grundsätzlich alle Formen von Fahrzeuggetrieben in Betracht.In contrast, provide parallel hybrid powertrains by a reference the power flow parallel arrangement of the drive train assemblies in addition to the superposition the drive torque, so a mixed drive, also the possibility the control with purely internal combustion engine drive or pure electromotive, in short called electrical, drive. Functional can in the parallel hybrid of the internal combustion engine by respective Burden or support by means of one or more operated electrical machines largely at optimal torque so that the maximum efficiency of the internal combustion engine can be used effectively. By the electrical support the internal combustion engine reduces on average the fuel consumption. As with short-term increased power requirements in the so-called boost operation, for example, in overtaking, a Summation of the drive power is possible, the internal combustion engine almost no loss of performance and ride comfort of the vehicle comparatively smaller, and designed to save weight and space which additionally reduces emissions and cost effective. The electric machine can also as integrated starter generator (ISG) to start the combustion engine via a clutch act. Furthermore, the electric machine in the generator Operation to charge an electrical energy storage and serve be used for recuperation in braking mode. As a transmission for varying the ratio of the drive of the driven axles In principle, all forms of vehicle transmissions come into consideration.
Bei einem Parallelhybrid-Antrieb kann im praktischen Fahrbetrieb abhängig von einer jeweiligen Hybrid-Betriebsstrategie die Antriebsform des Fahrzeuges zwischen verbrennungsmotorischem Antrieb, elektromotorischem Antrieb und gemischtem Antrieb häufig wechseln. Im rein elektrischen Fahrbetrieb ist die Elektromaschine mit dem Abtrieb verbunden, während der Verbrennungsmotor über ein Trennelement vom Antriebsstrang entgekoppelt ist. Soll die Elektromaschine in dieser Situation als integrierter Startergenerator den Verbrennungsmotor starten, so wird der Verbrennungsmotor über das Trennelement wieder zugeschaltet. Grundsätzlich kann ein solcher Motorstart sowohl während eines Übersetzungswechsels des Getriebes als auch außerhalb von Getriebeschaltvorgängen und sowohl mit als auch ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen. Verschiedene geeignete Startmodi sind dazu in einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben.at a parallel hybrid drive can be dependent in practical driving from a respective hybrid operating strategy, the driving form of the vehicle between internal combustion engine drive, electric motor drive and mixed drive frequently. In purely electric Driving operation, the electric machine is connected to the output while the combustion engine via a separating element from the drive train is decoupled. Should the electric machine in this situation as integrated starter generator to start the engine, so the internal combustion engine via the separating element again switched on. Basically, such an engine start both during a translation of the Transmission as well as outside of gear shift operations and both with and without interruption of traction. Various suitable start modes are in a further patent application the applicant described.
Die
wechselnde Anbindung der Elektromaschine und des Verbrennungsmotors
in den Antriebsstrang beim Parallelhybrid wird meist über
Kupplungen realisiert. Dabei werden Zwei-Kupplungsanordnungen (2K)
und Ein-Kupplungsanordnungen (1K) unterschieden, wobei bei beiden
Konzepten die Elektromaschine als integrierter Startergenerator
(2K-ISG bzw. 1K-ISG-Anordnung) fungieren kann. Bei einem 2K-ISG-Antriebsstrang,
wie beispielsweise aus der
Die Funktion einer optionalen zweiten Kupplung zwischen der Elektromaschine und dem Abtrieb kann, soweit dies bei dem jeweiligen Antriebskon zept vorgesehen beziehungsweise erforderlich ist, auch von gegebenenfalls vorhandenen getriebeinternen Schaltkupplungen und/oder Schaltbremsen, wie sie beispielsweise in Getriebeautomaten verbaut sind, oder von einer dem Getriebe vorgeschalteten Wandlerüberbrückungskupplung übernommen werden.The Function of an optional second clutch between the electric machine and the output can, as far as provided for the respective Antriebskon concept or is required, including any existing ones internal gear clutches and / or switching brakes, as for example are installed in automatic gearboxes, or upstream of a gearbox Converter lockup clutch adopted become.
Den Starts des Verbrennungsmotors mittels der Elektromaschine kommt beim Hybridantrieb eine besondere Bedeutung zu, weil sie einerseits für den Fahrkomfort und anderseits für die Fahrdynamik maßgebend sind. Zudem spielen sie für die Wirtschaftlichkeit und den Wirkungsgrad des Hybridantriebs eine wichtige Rolle. Dabei können eine Schaltstrategie und eine Hybrid-Betriebsstrategie derart korreliert sein, dass relativ häufig eine Schaltanforderung mit einer Motorstartanforderung zeitlich zusammenfällt, wobei je nach Antriebskonzept und Getriebebauart der Schaltvorgang mit einer Zugkraftunterbrechung verknüpft sein kann.The Starts the internal combustion engine by means of the electric machine comes in the hybrid drive a special meaning, because on the one hand for the driving comfort and on the other hand for the driving dynamics decisive are. They also play for the economy and the efficiency of the hybrid drive an important role. It can a switching strategy and a hybrid operating strategy correlated in such a way be that relatively often a switching request with a Engine start request coincides in time, where ever according to drive concept and gearbox design, the switching process with a Traction interruption can be linked.
Der
Start des Verbrennungsmotors bei einem Übersetzungswechsel
bei elektrischer Fahrt oder bei einem Anfahrvorgang kann, wie beispielsweise
aus der
Eine in der Regel notwendige Synchronisierung des Getriebeeingangs auf eine Anschlussdrehzahl der einzulegenden Folgeübersetzung kann nach dem Motorstart bei geöffneter Kupplung alleine mittels der Elektromaschine oder bei geschlossener Kupplung im Verbund mit dem Verbrennungsmotor erfolgen. Ist anschließend zunächst ein rein elektrischer Antrieb durch die Elektromaschine gewünscht, beispielsweise für einen Anfahrvorgang bei einem Start/Stopp-Betrieb, so kann die Kupplung zum Verbrennungsmotor wieder vollständig geöffnet und mittels einer Drehzahlregelung der Elektromaschine eine Getriebeeingangswelle auf eine Synchrondrehzahl des einzulegenden Ganges, beispielsweise des ersten Ganges, geregelt werden, während der Verbrennungsmotor lastfrei im Leerlauf betrieben wird.A usually necessary synchronization of the transmission input a connection speed of the sequence to be inserted can be alone after the engine starts with the clutch open by means of the electric machine or with the clutch in the composite done with the internal combustion engine. Is then first a purely electric drive desired by the electric machine, for example for a start-up procedure during a start / stop operation, so the clutch can be completely returned to the engine opened and by means of a speed control of the electric machine a Transmission input shaft to a synchronous speed of einzulegenden Ganges, for example, the first gear, be regulated while the internal combustion engine is operated without load during idling.
Soll der Verbrennungsmotor später zugeschaltet werden, so wird zunächst die Drehzahl des laufenden Verbrennungsmotors der aktuellen Drehzahl (oberhalb der Leerlaufdrehzahl) am Getriebeeingang angepasst und anschließend die Kupplung geschlossen. Soll jedoch der Verbrennungsmotor unmittelbar zugeschaltet werden, so ist eine sofortige korrelierte Drehzahlregelung der im Block umlaufenden Antriebsaggregate zur Synchronisierung des Getriebeeingangs erforderlich. Erst nach erfolgter Synchronisierung kann der Zielgang oder die Zielgangstufe problemlos eingelegt und die Zugkraft hergestellt beziehungsweise wiederhergestellt werden.Should the internal combustion engine will be switched on later, so will First, the speed of the running internal combustion engine the current speed (above idle speed) at the transmission input adjusted and then closed the clutch. Should However, the internal combustion engine are switched directly, so is an instant correlated speed control of the circulating in the block Drive units required to synchronize the transmission input. Only after synchronization, the target gear or the Target gear stage inserted easily and the pulling power produced or be restored.
Durch die Zugkraftunterbrechung läuft der Startvorgang des Verbrennungsmotors während des Gangwechsels zwar weitgehend ohne Stoßbelastungen ab, welches vom Fahrer als angenehm empfunden wird. Nachteilig daran ist jedoch, dass der Zeitraum von der Startanforderung bzw. Schaltanforderung bis zur Wiederherstellung der Zugkraft insbesondere dann relativ groß ist, wenn der Verbrennungsmotor unmittelbar zum Antrieb zur Verfügung ste hen soll, wodurch dem Vorteil des besseren Fahrkomforts bei derartigen zugkraftunterbrochenen Motorstarts eine nicht unerhebliche Beeinträchtigung der Fahrdynamik entgegensteht.By the traction interruption runs the starting process of the internal combustion engine while the gear change while largely without shock loads from, which is perceived by the driver as pleasant. Disadvantageous However, that is the period of the start request or shift request until the recovery of traction especially then relatively is great when the internal combustion engine is directly to the drive available hen, whereby the advantage of the better Fahrkomforts with such traction-interrupted engine starts a not inconsiderable impairment of the driving dynamics precludes.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Hybridantriebes eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor und einer Elektromaschine als Antriebsaggregate anzugeben, bei denen der Zeitraum eines zugkraftunterbrochenen Schaltvorgangs bei einem Start des Verbrennungsmotors mittels der Elektromaschine sowie dessen Ankopplung an den Antriebsstrang möglichst kurz ist, und die dennoch einen hohen Fahrkomfort gewährleisten.In front In this background, the invention is based on the object Method and device for operating a hybrid drive a vehicle with an internal combustion engine and an electric machine Specify as drive units, in which the period of a traction Switching operation at a start of the internal combustion engine by means of Electric machine and its coupling to the drive train as short as possible is, and yet ensure a high level of ride comfort.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The solution of this problem arises from the features of the independent claims, while advantageous embodiments and weitererbil tions of the invention can be removed from the dependent claims.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Parallel-Hybridantrieb beim Start des Verbrennungsmotors mittels einer elektrischen Maschine bei einer Schaltung mit einer Zugkraftunterbrechung, durch eine unmittelbare Regelung der Startdrehzahl des Motors auf eine Getriebeeingangsdrehzahl des Folgegangs, der Zeitraum vom Beginn der Zugkraftunterbrechung bis zum Abschluss der Schaltung mit Ankopplung des Verbrennungsmotors verkürzt werden kann.Of the Invention is based on the finding that in a parallel hybrid drive at the start of the engine by means of an electric machine in a circuit with a traction interruption, by a direct control of the starting speed of the engine to a transmission input speed of the subsequent course, the period from the beginning of the traction interruption shortened to the completion of the circuit with coupling of the internal combustion engine can be.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebes eines Fahrzeugs mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang, umfassend einen Verbrennungsmotor, wenigstens eine Elektromaschine, wenigstens ein in Kraftflussrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Elektromaschine angeordnetes Schaltelement, ein Getriebe und einen Abtrieb, bei dem zum Starten des Verbrennungsmotors mittels der Elektromaschine das Schaltelement geschlossen wird.According to the Features of claim 1, the invention is based on a method for operating a hybrid drive of a vehicle with a parallel hybrid powertrain, comprising an internal combustion engine, at least one electric machine, at least one in power flow direction between the internal combustion engine and the electric machine arranged switching element, a transmission and an output, in which for starting the internal combustion engine by means of the electric machine, the switching element is closed.
Unter einem Schaltelement zur Verbindung von Verbrennungsmotor und Elektromaschine werden alle Arten von automatisch ansteuerbaren Stellorganen verstanden, über die der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine miteinander koppelbar sind. Dies kann beispielsweise eine elektro-hydraulisch oder elektro-pneumatisch betätigbare reibschlüssige Anfahr- und Trennkupplung sein.Under a switching element for connecting the internal combustion engine and electric machine are understood all types of automatically controllable actuators, about the internal combustion engine and the electric machine can be coupled together. This can be, for example, an electro-hydraulic or electro-pneumatic operable frictional starting and separating clutch be.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass bei einem Startvorgang des Verbrennungsmotors während einer Zugkraftunterbrechung bei einem Schaltvorgang des Getriebes eine Startdrehzahl des Verbrennungsmotors direkt auf eine vorausberechnete Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl einer Folgeübersetzung geregelt wird, wobei der Beginn einer Befeuerung des Verbrennungsmotors wahlweise mit der Drehzahlregelung korreliert wird.to Solving the problem, the invention provides that during a starting process of the internal combustion engine during a traction interruption in a switching operation of the transmission a starting speed of the internal combustion engine directly to a pre-calculated Target transmission input speed of a following ratio regulated is, wherein the beginning of a firing of the internal combustion engine optionally is correlated with the speed control.
Bei einem zugkraftunterbrochenen Schaltvorgang wird grundsätzlich auch der Fall eingeschlossen, bei dem eine Ursprungsgangstufe (eingelegter Gang) und eine Zielgangstufe (einzulegender Gang) gleich sind, wobei demnach zwar eine Schaltung jedoch keine Übersetzungsänderung erfolgt. Ebenso ist auch eine Schaltung als zugkraftunterbrochener Schaltvorgang zu verstehen, bei dem ein Anfahrgang bei stehendem Fahrzeug eingelegt wird und die Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl einer Folgeübersetzung die Getriebeeingangsdrehzahl des Anfahrganges ist.at a zugkraftuptbrochenen switching operation is basically Also included is the case where an origin gear (inlaid Gang) and a target gear stage (gear to be engaged) are equal, where although a circuit but no translation change he follows. Similarly, a circuit is as traction interrupted Switching to understand, in which a starting gear while stationary Vehicle is engaged and the target transmission input speed of a Following ratio the transmission input speed of the starting gear is.
Unter einer Motorbefeuerung wird eine Kraftstoffeinspritzung mit einer folgenden Fremdzündung bzw. Selbstzündung des gebildeten Luft-Kraftstoffgemisches im Verbrennungsmotor verstanden, wobei ein Beginn der Motorbefeuerung der erste Einspritzzeitpunkt ist.Under an engine firing will be a fuel injection with a following spark ignition or autoignition of the understood formed air-fuel mixture in the internal combustion engine, wherein a start of the engine firing is the first injection timing is.
Grundsätzlich ist die Erfindung bei allen Arten von Fahrzeugen mit derartigen Parallelhybrid-Antriebssträngen einsetzbar.in principle the invention is in all types of vehicles with such Can be used parallel hybrid drive trains.
Weiterhin wird die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst. Demnach geht die Erfindung weiterhin aus von einer Vorrichtung zum Betrieb eines Hybridantriebes eines Fahrzeugs mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang, umfassend einen Verbrennungsmotor, wenigstens eine Elektromaschine, wenigstens ein in Kraftflussrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Elektromaschine angeordnetes Schaltelement, mittels dem der Verbrennungsmotor mit der Elektromaschine kraftschlüssig verbindbar ist, ein Getriebe und einen Abtrieb. Zudem sind Steuerungsmittel vorgesehen, mit denen bei einem Start des Verbrennungsmotors mittels der Elektromaschine während einer Zugkraftunterbrechung bei einem Schaltvorgang des Getriebes eine Startdrehzahl des Verbrennungsmotors direkt auf eine vorausberechnete Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl einer Folgeübersetzung regelbar und der Beginn einer Befeuerung des Verbrennungsmotors wahlweise mit der Drehzahlregelung korrelierbar ist.Farther The object is achieved by a device for carrying out solved the method. Accordingly, the invention continues from a device for operating a hybrid drive of a A parallel hybrid powertrain vehicle comprising Internal combustion engine, at least one electric machine, at least one in the power flow direction between the engine and the electric machine arranged switching element, by means of which the internal combustion engine with the electric machine is positively connected, a transmission and a downforce. In addition, control means are provided, with which at a start of the internal combustion engine by means of the electric machine during a traction interruption in a switching operation of the transmission a starting speed of the internal combustion engine directly to a pre-calculated Target transmission input speed of a following ratio controllable and the beginning of a firing of the internal combustion engine optionally can be correlated with the speed control.
Durch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf wird eine Verkürzung des Start- und Ankoppelvorgangs des Verbrennungsmotors bei Schaltungen beim Parallelhybridantrieb ermöglicht. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass der Verbrennungsmotor beim Hochfahren seiner Kurbelwellendrehzahl direkt auf die neue Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl beschleunigt wird, welche sich nach Abschluss der Schaltung entsprechend der neuen Übersetzung einstellt. Somit wird ein zusätzlicher Regelungsschritt zur Einstellung des bereits laufenden Verbrennungsmotors auf die erforderliche Drehzahl eingespart, wodurch sich die benötigte Zeit zur Synchronisierung des Getriebeeingangs auf die Drehzahl des Folgegangs und damit die Dauer zur Herstellung der Wirkverbindung des Verbrennungsmotors über das Getriebe und den Abtrieb mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeuges verkürzt.By the process sequence according to the invention is a Shortening of the starting and Ankoppelvorgangs the internal combustion engine enabled in circuits with parallel hybrid drive. This is essentially achieved by the internal combustion engine when raising its crankshaft speed directly to the new Target transmission input speed is accelerated, which is after Completion of the circuit according to the new translation established. Thus, an additional control step for setting the already running internal combustion engine on the required speed saved, resulting in the required Time to synchronize the transmission input to the speed the subsequent course and thus the duration for the preparation of the active compound of the internal combustion engine via the transmission and the output shortened with the driven wheels of the vehicle.
Die vorab zu bestimmende jeweilige neue Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl bei einem Schaltvorgang kann relativ einfach aus der vorgesehenen Fol geübersetzung und aus der momentanen Abtriebsdrehzahl bzw. der Fahrgeschwindigkeit oder daraus abgeleiteten Größen ermittelt werden.The to be determined in advance respective new target transmission input speed in a switching operation can be relatively easy from the provided Following translation and from the current output speed or the driving speed or derived therefrom sizes be determined.
Bei einem ersten erfindungsgemäßen Ablauf kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor mittels der Elektromaschine bei geschlossenem Schaltelement, beispielsweise einer reibschlüssigen Anfahr- und Trennkupplung, auf die Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl hochgefahren wird, wobei die Motorbefeuerung beim Erreichen oder annäherndem Erreichen der Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl eingeleitet wird.In a first inventive sequence can be advantageously provided that the internal combustion engine by means of the electric machine at ge closed switching element, for example, a frictional start-up and decoupling, is raised to the target transmission input speed, wherein the engine fire is initiated upon reaching or approaching reaching the target transmission input speed.
Demnach ist bei diesem Verfahrensablauf der Einspritzzeitpunkt frei wählbar. Dabei wird der Verbrennungsmotor während der Zugkraftunterbrechung in einer Schaltung, vorzugsweise durch einen Schwungsstart oder einen Direktstart, von der Elektromaschine drehzahlgeregelt auf die Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl gebracht, jedoch zunächst ohne dass der Verbrennungsmotor befeuert wird. Erst kurz vor oder bei Erreichen der Zieldrehzahl wird der Verbrennungsmotor befeuert. Somit wird der Verbrennungsmotor sofort mit der Drehzahl angelassen, die zum Einlegen des Zielganges am Getriebeeingang nötig ist, weshalb die Synchronisierung des Getriebeeingangs unmittelbar mit dem Motorstart erfolgt.Therefore In this process, the injection timing can be freely selected. In this case, the internal combustion engine during the traction interruption in a circuit, preferably by a swing start or a direct start, speed-controlled by the electric machine brought the target transmission input speed, but initially without the internal combustion engine being fired. Just before or when reaching the target speed of the internal combustion engine is fired. Thus, the internal combustion engine is started immediately at the speed, necessary to insert the target gear at the transmission input is why the synchronization of the transmission input immediately with the engine started.
Bei einem Gangwechsel während einer elektrischen Fahrt des Fahrzeugs ist ein Schwungstart als Startmodus besonders vorteilhaft, da die Elektromaschine das Fahrzeug bereits mit einer bestimmten Drehzahl antreibt. Zum Starten des Motors wird zunächst die Kupplung geöffnet und an der Elektromaschine die Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl eingestellt bzw. die Elektromaschine auf die Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl beschleunigt oder eine aktuelle Elektromaschinen-Drehzahl oberhalb der Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl gehalten. Anschließend wird das Schaltelement geschlossen und der Verbrennungsmotor, wie oben beschrieben, sobald er die gewünschte Zieldrehzahl erreicht hat, befeuert, also ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Zündung gebracht.at a gear change during an electric drive of the Vehicle, a swing start is particularly advantageous as a start mode, because the electric machine already drives the vehicle at a certain speed drives. To start the engine, first the clutch open and at the electric machine the target transmission input speed set or the electric machine to the target transmission input speed accelerated or a current electric machine speed above the target transmission input speed held. Subsequently the switching element is closed and the internal combustion engine, such as described above as soon as he reaches the desired target speed has reached, fired, so a fuel-air mixture for ignition brought.
Bei einem Anfahrvorgang ist ein Direktstart als Startmodus besonders vorteilhaft, da die Elektromaschine und der Verbrennungsmotor die Drehzahl Null haben, so dass es hinsichtlich der Startzeit günstiger ist, den Verbrennungsmotor gleichzeitig mit der Elektromaschine mit zu beschleunigen. Dabei wird die (erste) Kupplung, bei in Neutral geschaltetem Getriebe oder, falls zwischen der Elektromaschine und dem Getriebe eine zweite Kupplung angeordnet ist, bei geöffneter zweiter zweiten Kupplung, zunächst geschlossen und anschließend der Verbrennungsmotor mittels der Elektromaschine bei steigender Drehzahl beschleunigt. Der Verbrennungsmotor wird wiederum, sobald er die gewünschte Zieldrehzahl erreicht hat, befeuert. Grundsätzlich ist bei einem Anfahrvorgang auch ein Schwungstart und bei elektrischer Fahrt auch ein Direktstart möglich.at A start-up procedure is a direct start as a start mode especially advantageous because the electric machine and the internal combustion engine Have zero speed, making it more favorable in terms of starting time is the combustion engine simultaneously with the electric machine to accelerate with. Here, the (first) clutch, when in neutral switched gear or, if between the electric machine and the Gear a second clutch is arranged, when open second second clutch, initially closed and then the internal combustion engine by means of the electric machine with increasing speed accelerated. The internal combustion engine will turn, as soon as he desired target speed has reached, fired. in principle is at a starting process and a swing start and electrical Drive also a direct start possible.
Zur Einstellung beziehungsweise Einhaltung der Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl kann der Verbrennungsmotor hinsichtlich seiner Steuerung und Regelung selbst temporär in einem Drehzahlmodus betrieben werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass dem Verbrennungsmotor über ein Motorsteuergerät temporär ein Antriebsdrehmoment vorgegeben wird und die Elektromaschine in einem Drehzahlmodus, je nach Erfordernis, motorisch oder generatorisch betrieben wird, um die Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl einzuregeln.to Setting or maintaining the target transmission input speed can the internal combustion engine with regard to its control and regulation even temporarily operated in a speed mode. However, it can also be provided that the internal combustion engine via an engine control unit temporarily a drive torque is specified and the electric machine in a speed mode, depending on requirement, motor or generator operated, to adjust the target transmission input speed.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass beim unbefeuerten Hochfahren des Verbrennungsmotors ein oder mehrere Gaswechselventile eines Ventiltriebes des Verbrennungsmotors geschlossen bleiben. Dadurch kann, soweit eine Ventiltriebssteuerung dies ermöglicht, ein innerer Widerstand des Verbrennungsmotors beim Ansteigen der Drehzahl relativ gering gehalten werden. Insbesondere wird ein Gasfedereffekt, der durch das Befüllen und Ausschieben der Zylinderfüllungen mit Luft entsteht und einer Beschleunigung des Motors bei zunehmender Drehzahl entgegenwirkt, weitgehend vermieden, wodurch sich die Zeit zur Erreichung der Zieldrehzahl weiter verkürzen lässt.Furthermore can be provided that the unfire startup of the engine or more gas exchange valves of a valve train of the internal combustion engine stay closed. As a result, as far as a valve train control this allows an internal resistance of the internal combustion engine be kept relatively low when increasing the speed. Especially is a gas spring effect, by filling and expelling the Cylinder fills with air and an acceleration the engine counteracts with increasing speed, largely avoided which further reduces the time required to reach the target speed leaves.
Bei einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensablauf kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor mittels der Elektromaschine bei geschlossenem Schaltelement auf die Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl hochgefahren wird, wobei die Motorbefeuerung bei einer Drehzahl unterhalb der Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl selbständig einsetzt.at a second process sequence according to the invention can be advantageously provided that the internal combustion engine by means the electric machine with the switching element closed to the target transmission input speed is started up, the engine firing at one speed independently below the target transmission input speed starts.
Demnach ist bei diesem Ablauf der Einspritzzeitpunkt nicht frei wählbar. Vielmehr setzt die Kraftstoffeinspritzung beim Beschleunigen des Verbrennungsmotors eigenständig, also motorgesteuert unabhängig vom Erreichen der Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl, ab einer bestimmten Drehzahl ein. Der Hochlaufvorgang wird allerdings nicht dem Verbrennungsmotor überlassen, sondern von der angekoppelten Elektromaschine vorgenommen bzw. unterstützt. Somit erfolgt bei dieser Ausführungsform ein elektromotorisch-verbrennungsmotorisch kombiniertes Hochfahren der Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors auf die vorausberechnete Ziel-Getriebeeingangsdrehzahl.Therefore In this process, the injection timing can not be freely selected. Rather, the fuel injection when accelerating the Internal combustion engine independently, so motor-controlled independent from reaching the target transmission input speed, beyond a certain one Speed. However, the startup process is not left to the combustion engine, but made or supported by the coupled electric machine. Thus, in this embodiment, an electric motor-internal combustion engine combined raising the speed of the crankshaft of the internal combustion engine to the predicted target transmission input speed.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigtto Clarification of the invention, the description is a drawing an embodiment attached. In this shows
Demnach
ist in
Die
Elektromaschine
Der
Hochvoltkreis des Energiespeichers
Zur
Steuerung der Triebstrangkomponenten ist eine Steuerungseinrichtung
Weiterhin
sind erfindungsgemäß, als ein elektronisches Steuergerät
ausgebildete, Steuerungsmittel
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb des Hybridantriebes
Bei
einer Startanforderung zum Starten des Verbrennungsmotors
Anschließend
wird der Verbrennungsmotor
Alternativ
dazu kann der Verbrennungsmotor
Bei
einem weiteren möglichen Verfahrensablauf bei elektrischer
Fahrt oder beim Anfahren setzt die Kraftstoffeinspritzung bereits
bei einer bestimmten Drehzahl selbständig ein und der Verbrennungsmotor
- 11
- Hybridantriebhybrid drive
- 22
- Antriebsstrangpowertrain
- 33
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 44
- Schaltelementswitching element
- 55
- Elektromaschineelectric machine
- 66
- Getriebeeingangtransmission input
- 77
- Getriebetransmission
- 88th
- NebenabtriebPTO
- 99
- Differenzialdifferential
- 1010
- Antriebsachsedrive axle
- 1111
- Fahrzeugradvehicle
- 1212
- Umrichterinverter
- 1313
- Umrichter-SteuergerätInverter control unit
- 1414
- Elektrischer Antriebsenergiespeicherelectrical Drive energy storage
- 1515
- GleichspannungswandlerDC converter
- 1616
- Bordnetzboard network
- 1717
- BatteriemanagementsystemBattery Management System
- 1818
- Spannungswandler-SteuergerätVoltage converter control device
- 1919
- Elektronische Bremsregelungelectronic brake control
- 2020
- Elektronische Dieselregelungelectronic diesel control
- 2121
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 21a21a
- GetriebesteuereinheitTransmission control unit
- 21b21b
- HybridsteuereinheitHybrid control unit
- 2222
- Strategieeinheitstrategy unit
- 2323
- Datenbusbus
- 2424
- Kurbelwellecrankshaft
- 2525
- Abtrieboutput
- 2626
- Steuerungsmittelcontrol means
- ABSSECTION
- AntiblockiersystemAnti-lock braking system
- BMSBMS
- Batterie-Management-SystemBattery management system
- DC/DCDC / DC
- Gleichspannungswandler (Direct Current/Direct Current)DC converter (Direct Current / Direct Current)
- EBSEBS
- Elektronisches Bremssystem (Electronic Brake System)electronic Braking system (Electronic Brake System)
- EDCEDC
- Elektronische Dieselregelung (Electronic Diesel Control)electronic Diesel control (Electronic Diesel Control)
- HCUHCU
- Hybridsteuerung (Hybrid Control Unit)hybrid control (Hybrid control unit)
- TCUTCU
- Getriebesteuerung (Transmission Control Unit)transmission control (Transmission Control Unit)
- PTOPTO
- Nebenabtrieb (Power Take-Off)PTO (Power take-off)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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