DE102008040661A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang zumindest einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, eine zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung, ein zwischen dem Hybridantrieb und einem Abtrieb angeordnetes Getriebe, sowie ein getriebeinternes oder getriebeexternes Anfahrelement umfasst. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte: a) zum Anschleppen des Verbrennungsmotors mit Hilfe des Elektromotors wird die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor gechaltete Kupplung ausgehend von einem vollständig geöffneten Zustand schlupfend geschlossen und das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement ausgehend von einem vollständig geschlossenen Zustand schlupfend geöffnet; b) nach dem Anschleppen des Verbrennungsmotors bleibt die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung solange schlupfend geschlossen, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors in etwa der Drehzahl des Elektromotors entspricht, wobei unmittelbar anschließend hieran die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung vollständig geschlossen wird; c) nach dem vollständigen Schließen der zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschalteten Kupplung wird das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement dann ausgehend von dem schlupfenden Zustand wieder vollständig ...

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 mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor umfasst.
  • 1 zeigt ein aus der Praxis bekanntes Antriebsstrangschema für einen Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor 1 und einen Elektromotor 2 umfasst. Ein Getriebe 3 setzt das Zugkraftangebot des Hybridantriebs um und stellt dasselbe an einem Abtrieb 4 bereit. In 1 ist zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 eine Kupplung 5 geschaltet. Weiterhin ist gemäß 1 zwischen den Elektromotor 2 und das Getriebe 3 ein getriebeexternes Anfahrelement 6 geschaltet. Anstelle eines getriebeexternen Anfahrelements 6 kann auch ein getriebeinternes Anfahrelement vorhanden sein. Die in 1 dargestellt Struktur eines Antriebsstrangs mit einem Hybridantrieb wird auch als Parallelhybrid-Antriebsstrang bezeichnet.
  • Bei einer rein elektromotorischen Fahrt des in 1 dargestellten Antriebsstrangs ist die Kupplung 5 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Elektromotor 2 geöffnet, wobei der Verbrennungsmotor 1 dann vorzugsweise ausgeschaltet ist und still steht. Soll ausgehend von einer solchen rein elektromotorischen Fahrt der Verbrennungsmotor 1 gestartet und der Antriebsstrang von einer rein elektromotorischen Fahrt in eine Hybridfahrt überführt werden, so wird bislang wie in 2 dargestellt vorgegangen.
  • In 2 sind über der Zeit t insgesamt drei zeitliche Verläufe einer Drehzahl n aufgetragen, nämlich einer Verbrennungsmotordrehzahl nVM, einer Elektromotordrehzahl mEM sowie einer Abtriebsdrehzahl bzw. Getriebeausgangsdrehzahl nAB. Nach dem Stand der Technik wird zum Starten des Verbrennungsmotors 1 und zum Überführen des Antriebsstrangs von einer rein elektromotorischen Fahrt in eine Hybridfahrt gemäß 2 so vorgegangen, dass zu einem Zeitpunkt t1 die ursprünglich vollständig geöffnete Kupplung 5, die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 geschaltet ist, schlupfend geschlossen wird, sodass die Kupplung 5 ein definiertes Kupplungsmoment überträgt. Dann, wenn die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors 1 zum Zeitpunkt t2 eine vordefinierte Drehzahl n2 erreicht, wird nach dem Stand der Technik die Kupplung 5 wieder weiter geöffnet, sodass dieselbe dann ein geringeres oder kein Kupplungsmoment überträgt, wobei zum Zeitpunkt t3, in welchem die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors 1 die Drehzahl nEM des Elektromotors 2 erreicht, die Kupplung 5 wieder weiter schlupfend geschlossen wird, sodass dieselbe dann wiederum ein größeres Kupplungsmoment überträgt. Erst zum Zeitpunkt t4 wird die Kupplung 5 vollständig geschlossen, sodass ab dem Zeitpunkt t4 die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors 1 der Drehzahl nEM des Elektromotors 2 entspricht. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t5 wird das getriebeexterne bzw. getriebeinterne Anfahrelement 6 ausgehend von einem ursprünglich vollständig geschlossenen Zustand in einen schlupfend geöffneten bzw. schlupfend geschlossenen Zustand überführt und auf diesem gehalten, wobei im Zeitpunkt t5 das getriebeinterne bzw. getriebeexterne Anfahrelement 6 wieder vollständig geschlossen wird. Diese aus der Praxis bekannte Vorgehensweise zum Betreiben eines Antriebsstrangs erlaubt ein Starten des Verbrennungsmotors 1 und ein Überführen des Antriebsstrangs von einer rein elektromotorischen Fahrt in eine Hybridfahrt mit hohem Komfort und minimalen Rückwirkungen auf den Abtrieb 4.
  • Es besteht jedoch Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebsstrangs, mit welchem insbesondere dann, wenn ein sportliches Fahrverhalten gewünscht ist, das Starten des Verbrennungsmotors und das Überführen des Antriebsstrangs von einer rein elektromotorischen Fahrt in eine Hybridfahrt mit höherer Dynamik erfolgen kann.
  • 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 gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte: a) zum Anschleppen des Verbrennungsmotors mit Hilfe des Elektromotors wird die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung ausgehend von einem vollständig geöffneten Zustand schlupfend geschlossen und das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement ausgehend von einem schlupfenden Zustand geöffnet oder von einem vollständig geschlossenen Zustand schlupfend geöffnet; b) nach dem Anschleppen des Verbrennungsmotors bleibt die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung solange schlupfend geschlossen, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors in etwa der Drehzahl des Elektromotors entspricht, wobei unmittelbar anschließend hieran die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung vollständig geschlossen wird; c) nach dem vollständigen Schließen der zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschalteten Kupplung wird das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement dann ausgehend von dem schlupfenden Zustand wieder vollständig geschlossen, wenn eine Drehzahlabweichung zwischen einer Abtriebsdrehzahl und einer Verbrennungsmotordrehzahl oder einer Elektromotordrehzahl einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt das Starten des Verbrennungsmotors sowie das Überführen des Antriebsstrangs von einer rein elektromotorischen Fahrt mit größerer Dynamik. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Verbrennungsmotor mit einem höheren Drehzahlgradienten beschleunigt, wobei dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors in etwa der Drehzahl des Elektromotors entspricht, die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung vollständig und zügig geschlossen wird.
  • Hierdurch wird am getriebeinternen bzw. getriebeexternen Anfahrelement der Schlupf erhöht, wobei die erhöhte Drehzahldifferenz beim Schließen des schlupfenden Anfahrelements genutzt wird, um am Abtrieb ein größeres Moment bereitzustellen. Hierdurch kann die gesamte zur Verfügung stehende Energie als Antriebsmoment zur Verfügung gestellt werden.
  • 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 Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist;
  • 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Standes der Technik;
  • 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 3 verdeutlicht die erfindungsgemäße Vorgehensweise beim Starten des Verbrennungsmotors 1 mit Hilfe des Elektromotors 2 um beim Überführen des Antriebsstrangs von einer rein elektromotorischen Fahrt in eine Hybridfahrt.
  • Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann, wenn der ursprünglich stehende Verbrennungsmotor 1 angeschleppt werden soll, zum Zeitpunkt t1 die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 geschaltete Kupplung 5 ausgehend von einem vollständig geöffneten Zustand schlupfend geschlossen, und zwar derart, dass dieselbe ein definiertes Kupplungsmoment überträgt. Das getriebeinterne bzw. getriebeexterne Anfahrelement 6 wird zum Anschleppen des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt t1 von einem vollständig geschlossenen Zustand schlupfend geöffnet und zwar soweit, dass das Anfahrelement 6 gerade noch ein vom Fahrer gewünschtes Abtriebsmoment als Moment übertragen kann.
  • Nach dem Anschleppen des Verbrennungsmotors 1 bleibt beim erfindungsgemäßen Verfahren die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 geschaltete Kupplung 5 so lange schlupfend geschlossen, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 zum Zeitpunkt t2 der Drehzahl des Elektromotors 3 entspricht, wobei unmittelbar anschließend hieran die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 geschaltete Kupplung 5 vollständig zügig geschlossen wird. Ab dem Zeitpunkt t2 ist demnach beim erfindungsgemäßen Verfahren die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 geschaltete Kupplung 5 vollständig geschlossen, sodass die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors 1 der Drehzahl nEM des Elektromotors 2 entspricht.
  • Während den Zeitpunkten t1 und t2 kann die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 geschaltete Kupplung 5 unverändert schlupfend geschlossen bleiben, sodass dieselbe demnach auch nach dem Anschleppen des Verbrennungsmotors 1 ein Kupplungsmoment überträgt, welches dem Kupplungsmoment entspricht, welches zum Anschleppen des Verbrennungsmotors 1 eingestellt wird.
  • Im Unterschied hierzu ist es jedoch auch möglich, dass nach dem Anschleppen des Verbrennungsmotors 1 die zwischen den Verbrennungsmotors 1 und den Elektromotor 2 geschaltete Kupplung 5 derart weiter schlupfend geschlossen wird, dass dieselbe ein größeres Kupplungsmoment überträgt als das zum Anschleppen des Verbrennungsmotors 1 vorgegebene Kupplungsmoment.
  • Während den Zeitpunkten t1 und t2 bleibt das getriebeinterne bzw. getriebeexterne Anfahrelement 6 unverändert im schlupfenden Zustand, sodass dasselbe gerade das vom Fahrer am Abtrieb gewünschte Abtriebsmoment übertragen kann.
  • Das Schließen der zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Elektromotor 2 geschalteten Kupplung 5 zum Zeitpunkt t2 bewirkt eine Erhöhung des Schlupfes am getriebeinternen bzw. getriebeexternen Anfahrelement 6, wobei dann, wenn zum Zeitpunkt t3 ein Schlupf bzw. eine Drehzahldifferenz Δn zwischen der Abtriebsdrehzahl nAB und der Verbrennungsmotordrehzahl nVM bzw. der Elektromotordrehzahl nEM einen vorgegebenen Wert, insbesondere einen vorgegebenen Maximalsollwert, erreicht bzw. überschreitet, das getriebeinterne bzw. getriebeexterne Anfahrelement 6 wieder in den vollständig geschlossenen Zustand überführt wird, um den Schlupf bzw. die Drehzahldifferenz abzubauen, wobei zum Zeitpunkt t4 des Anfahrelements 6 vollständig geschlossen ist und die Drehzahldifferenz bzw. der Schlupf am Anfahrelement 6 vollständig abgebaut ist.
  • Der erhöhte Schlupf am Anfahrelement 6 wird auf den Abtrieb 4 übertragen, sodass am Abtrieb 4 ein größeres Moment zur Verfügung gestellt werden kann. Hierdurch kann die Dynamik sowie Sportlichkeit des gesamten Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden.
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Elektromotor
    3
    Getriebe
    4
    Abtrieb
    5
    Kupplung
    6
    Kupplung/Anfahrelement

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang zumindest einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, eine zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung, ein zwischen dem Hybridantrieb und einem Abtrieb angeordnetes Getriebe, sowie ein getriebeinternes oder getriebeexternes Anfahrelement umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass a) zum Anschleppen des Verbrennungsmotors mit Hilfe des Elektromotors die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung ausgehend von einem vollständig geöffneten Zustand schlupfend geschlossen und das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement ausgehend von einem schlupfenden Zustand geöffnet wird oder von einem vollständig geschlossenen Zustand schlupfend geöffnet wird; b) nach dem Anschleppen des Verbrennungsmotors die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung solange schlupfend geschlossen bleibt, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors in etwa der Drehzahl des Elektromotors entspricht, wobei unmittelbar anschließend hieran die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung vollständig geschlossen wird; c) nach dem vollständigen Schließen der zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschalteten Kupplung das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement dann ausgehend von dem schlupfenden Zustand wieder vollständig geschlossen wird, wenn eine Drehzahlabweichung zwischen einer Abtriebsdrehzahl und einer Verbrennungsmotordrehzahl oder einer Elektromotordrehzahl einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung ausgehend von dem vollständig geöffnetem Zustand derart schlupfend geschlossen, dass dieselbe ein vorgegebenes Kupplungsmoment überträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung derart schlupfend geschlossen bleibt, dass dieselbe unverändert das vorgegebene Kupplungsmoment des Schritts a) überträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die zwischen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor geschaltete Kupplung derart weiter schlupfend geschlossen wird, dass dieselbe ein größeres Kupplungsmoment als das vorgegebene Kupplungsmoment des Schritt a) überträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement ausgehend von einem schlupfenden Zustand geöffnet wird oder von dem vollständig geschlossenen Zustand schlupfend geöffnet wird, dass dieselbe ein Moment überträgt, welches dem vom Fahrer gewünschten Abtriebsmoment entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schritts b) das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement derart schlupfend geschlossen geöffnet bleibt, dass dieselbe unverändert das Moment überträgt, welches dem vom Fahrer gewünschten Abtriebsmoment entspricht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das getriebeinterne oder getriebeexterne Anfahrelement dann ausgehend von dem schlupfenden Zustand wieder vollständig geschlossen wird, wenn eine Drehzahlabweichung zwischen der Abtriebs drehzahl und der Verbrennungsmotordrehzahl oder der Elektromotordrehzahl einen vorgegebenen Maximalsollwert erreicht oder überschreitet.
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