DE102008051295A1 - Hybrid drivetrain i.e. parallel hybrid drivetrain, controlling method for vehicle, involves controlling torque-fluctuation-free and speed fluctuation-free transition from electromotive drive operation to internal combustion engine operation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstranges, der einen Elektromotor, einen Verbrennungsmotor und mindestens eine zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor angeordnete Kupplung umfasst, wobei der Verbrennungsmotor während einer elektromotorischen Fahrt gestartet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen parallelen Hybridantriebsstrang mit mindestens einem Elektromotor, einem über eine Kupplung mit dem Elektromotor verbindbaren Verbrennungsmotor und mit einer Steuereinheit zum Steuern des Hybridantriebsstranges.The The invention relates to a method for controlling a hybrid drive train, an electric motor, an internal combustion engine and at least one arranged between the electric motor and the engine clutch includes, wherein the internal combustion engine during an electromotive Ride is started. The invention further relates to a parallel Hybrid powertrain with at least one electric motor, one over a clutch with the electric motor connectable combustion engine and with a control unit for controlling the hybrid drive train.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstranges und einen parallelen Hybridantriebsstrang anzugeben, welche insbesondere eine Einkupplung einer Verbrennungskraftmaschine ohne merkbare Drehzahl- und/oder Drehmomentenschwankungen auch bei Elektromotoren mit geringen Leistungen ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a relation to the Prior art improved method for controlling a hybrid powertrain and to provide a parallel hybrid powertrain, in particular an engagement of an internal combustion engine without noticeable speed and / or torque fluctuations even with electric motors with low Allow services.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des parallelen Hybridantriebsstranges durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.Regarding of the method, the object is specified by the in claim 1 Characteristics and with regard to the parallel hybrid powertrain solved by the features specified in claim 10.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstranges, der einen Elektromotor, einen Verbrennungsmotor und mindestens eine zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor angeordnete Kupplung umfasst, wird der Verbrennungsmotor während einer elektromotorischen Fahrt gestartet. Erfindungsgemäß wird ein momentenschwankungsfreier und drehzahlschwankungsfreier Übergang von der elektromotorischen Fahrt zu einem Verbrennungsmotorbetrieb oder einem kombinierten Betrieb gesteuert. Somit ist der Übergang für Insassen eines Fahrzeuges nicht spürbar, was zu einem hohen Fahrkomfort führt. Weiterhin werden aufgrund des momentenschwankungsfreien und drehzahlschwankungsfreien Überganges Vibrationen im Hybridantriebsstrang vermindert, woraus eine Reduzierung eines Verschleißes des Hybridantriebsstranges resultiert.at the method of the invention for control a hybrid powertrain, an electric motor, an internal combustion engine and at least one between the electric motor and the internal combustion engine arranged clutch, the internal combustion engine is during started an electromotive drive. According to the invention a torque fluctuation-free and speed fluctuation-free transition from the electromotive drive to an engine operation or a combined operation controlled. Thus, the transition for occupants of a vehicle not noticeable what leads to a high driving comfort. Continue to be due the torque fluctuation-free and speed fluctuation-free transition Vibrations in the hybrid powertrain reduced, resulting in a reduction Wear of the hybrid powertrain results.
Zum Erzielen des momentenschwankungsfreien und drehzahlschwankungsfreien Überganges wird vorzugsweise zu einem Zeitpunkt einer Erzeugung eines Startsignals für den Verbrennungsmotor durch die Steuereinheit die Kupplung geschlossen und währenddessen ein Drehmoment des Elektromotors kontinuierlich, insbesondere linear oder annähernd linear, um einen Betrag erhöht, der dem Betrag eines Schleppmomentes des Verbrennungsmotors bis zu dessen Selbstanlauf entspricht.To the Achieving the torque fluctuation-free and speed fluctuation-free transition is preferably at a time of generation of a start signal for the internal combustion engine through the control unit the clutch closed and meanwhile a torque of the electric motor continuous, in particular linear or approximately linear, increased by an amount equal to the amount of a drag torque of the internal combustion engine corresponds to its self-starting.
Ist das frei verfügbare Drehmoment des Elektromotors geringer als das Schleppmoment des Verbrennungsmotors bis zu dessen Selbstanlauf, wird ein Anteil des Drehmomentes des Elektromotors, welcher als Antriebsmoment genutzt wird, verringert, so dass stets ausreichend Drehmoment zum Antrieb bzw. zum Schleppen des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht.is the free available torque of the electric motor lower as the drag torque of the internal combustion engine until its self-starting, is a proportion of the torque of the electric motor, which as the drive torque is used, reduced, so that always sufficient torque to drive or for towing the internal combustion engine available stands.
Alternativ oder zusätzlich zum Schließen der Kupplung zum Zeitpunkt einer Erzeugung eines Startsignals wird der Verbrennungsmotor mittels eines Starters bis zu einem Erreichen einer maximalen Drehzahl des Starters angetrieben. Somit sind das erfindungsgemäße Verfahren und dessen Ausgestaltungen in gewinnbringender Weise auch dann anwendbar, wenn der verwendete Elektromotor eine geringe Leistung aufweist.alternative or in addition to closing the clutch to Time of generation of a start signal becomes the internal combustion engine by means of a starter until reaching a maximum speed driven by the starter. Thus, the invention Process and its embodiments in a profitable manner also applicable when the electric motor used has a low power having.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird bei Erreichen einer bestimmten, insbesondere der maximalen Drehzahl des Starters die Kupplung geschlossen und währenddessen ein Drehmoment des Elektromotors kontinuierlich, insbesondere linear oder annähernd linear, um einen Betrag erhöht, der dem Betrag eines Schleppmomentes des Verbrennungsmotors bis zu dessen Selbstanlauf entspricht.According to an advantageous development, the clutch is closed upon reaching a certain, in particular the maximum speed of the starter and while a torque of the electric motor continuously, in particular linear or approximately linearly increased by an amount corresponding to the amount of a drag torque of the internal combustion engine to its self-starting.
Dabei wird durch das Schließen der Kupplung das um den Betrag des Schleppmomentes des Verbrennungsmotors erhöhte, zusätzliche Drehmoment des Elektromotors auf den Verbrennungsmotor übertragen.there This is done by closing the clutch by the amount the drag torque of the engine increased, additional Torque of the electric motor transmitted to the internal combustion engine.
Um einen momentenschwankungsfreien und drehzahlschwankungsfreien Übergang von der elektromotorischen Fahrt zu einem Verbrennungsmotorbetrieb oder einem kombinierten Betrieb zu erzeugen, wird bei Erreichen einer Startdrehzahl des Verbrennungsmotors die Kupplung wieder geöffnet und der Verbrennungsmotor gestartet, wobei während des Öffnens der Kupplung das Drehmoment des Elektromotors um den Betrag des Schleppmomentes des Verbrennungsmotors verringert wird.Around a torque fluctuation-free and speed fluctuation-free transition from the electromotive drive to an engine operation or to produce a combined operation will be achieved upon a start speed of the engine, the clutch reopened and the internal combustion engine started, during opening the clutch torque of the electric motor by the amount of Drag torque of the engine is reduced.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Starten des Verbrennungsmotors dessen Drehzahl auf eine Solldrehzahl erhöht, welche einer Drehzahl des Elektromotors oder einer Getriebeeingangsdrehzahl entspricht, so dass ein darauf folgendes Schließen der Kupplung ruckfrei erfolgen kann.According to one Embodiment of the method according to the invention After the engine has started, its speed will increase increases a target speed, which a speed of the electric motor or a transmission input speed, so that one on it following closing the clutch can be done without jerk.
Bei Erreichen der Solldrehzahl wird neben dem Schließen der Kupplung anschließend das Drehmoment des Verbrennungsmotors auf einen Sollwert erhöht und synchron dazu das Drehmoment des Elektromotors reduziert, woraus ein für die Fahrzeuginsassen nicht spürbarer Wechsel in den Verbrennungsmotorbetrieb oder den kombinierten Betrieb resultiert.at Reaching the target speed is next to the closing of the Clutch then the torque of the internal combustion engine increased to a setpoint and synchronous to the torque of the Electric motor reduced, resulting in a for the vehicle occupants no noticeable change in internal combustion engine operation or the combined operation results.
Der erfindungsgemäße paralleler Hybridantriebsstrang umfasst mindestens einen Elektromotor, einen über eine Kupplung mit dem Elektromotor verbindbaren Verbrennungsmotor und eine Steuereinheit zum Steuern des Hybridantriebsstranges, wobei die Steuereinheit Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Weiterbildungen aufweist. Bei den Mitteln handelt es sich insbesondere um Sensoren, welche beispielsweise als Drehmomentsensoren zur Erfassung von Drehmomenten des Verbrennungsmotors, des Elektromotors und der Kupplung ausgebildet sind. Weiterhin umfassen die Mittel Drehzahlsensoren, welche zumindest Drehzahlen des Verbrennungsmotors und des Elektromotors erfassen.Of the Parallel hybrid powertrain according to the invention includes at least one electric motor, one via a Clutch with the electric motor connectable combustion engine and a control unit for controlling the hybrid powertrain, wherein the Control unit means for carrying out the inventive Having method and its developments. With the means these are, in particular, sensors which, for example, as torque sensors for detecting torques of the internal combustion engine, the electric motor and the coupling are formed. Furthermore include the means speed sensors, which at least rotational speeds of the internal combustion engine and the electric motor capture.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Starter vorgesehen, mittels welchem der Verbrennungsmotor bis zu einem Erreichen einer maximalen Drehzahl des Starters antreibbar ist, so dass der Verbrennungsmotor auch bei leistungsarmen Elektromotoren drehzahlschwankungsfrei und momentenschwankungsfrei zuschaltbar bzw. aktivierbar ist. Zur Erfassung der Drehzahlen des Starters ist wiederum vorzugsweise wenigstens ein Drehzahlsensor vorgesehen, welcher Bestandteil der Steuereinheit ist.According to one particularly advantageous embodiment of the invention is a starter provided by means of which the internal combustion engine until reaching a maximum speed of the starter is driven, so that the Combustion engine, even with low-power electric motors speed fluctuation-free and torque fluctuation freely switchable or activatable. to Detecting the rotational speeds of the starter is again preferably at least a speed sensor is provided, which is part of the control unit is.
In verschiedenen Weiterbildungen des parallelen Hybridantriebsstranges ist die Kupplung als Reibungskupplung, insbesondere als nasse Reibungskupplung oder als trockene Reibungskupplung ausgebildet.In various developments of the parallel hybrid powertrain is the clutch as a friction clutch, especially as a wet friction clutch or formed as a dry friction clutch.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention will be described in more detail below with reference to drawings explained.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.
Der Übergang von der elektromotorischen Fahrt zu einem Verbrennungsmotorbetrieb erfolgt insbesondere dann, wenn eine Leistung des Elektromotors allein zum Antrieb des Fahrzeuges nicht ausreicht oder eine Energiereserve einer elektrischen Energiequelle des Elektromotors, beispielsweise eines Akkumulator, aufgebraucht ist. Um einen momentenschwankungsfreien und drehzahlschwankungsfreien Übergang von der elektromotorischen Fahrt zu dem Verbrennungsmotorbetrieb zu erreichen, wird dazu zu einem ersten Zeitpunkt t1 einer Erzeugung eines Startsignals für den Verbrennungsmotor mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinheit die Kupplung geschlossen und währenddessen ein Drehmoment MEM des Elektromotors kontinuierlich, im dargestellten Ausführungsbeispiel linear, erhöht.The transition from the electromotive drive to a combustion engine operation takes place in particular when a power of the electric motor alone is insufficient to drive the vehicle or an energy reserve of an electrical energy source of the electric motor, for example an accumulator, is used up. In order to achieve a torque fluctuation-free and speed fluctuation-free transition from the electromotive drive to the engine operation, the clutch is closed at a first time t 1 of generating a start signal for the internal combustion engine by means of a control unit, not shown, and while a torque M EM of the electric motor continuously, in the illustrated embodiment linearly increased.
Das Drehmoment MEM des Elektromotors wird dabei bis zum zweiten Zeitpunkt t2 um den gleichen Betrag erhöht, welcher aufgrund eines Schleppmomentes, d. h. eines negativen Drehmomentes MVM, des Verbrennungsmotors über die Kupplung, d. h. das Drehmoment MK der Kupplung, auf den Elektromotor übertragen wird.The torque M EM of the electric motor is thereby increased up to the second time t 2 by the same amount, which due to a drag torque, ie a negative torque M VM , the internal combustion engine via the clutch, ie the torque M K of the clutch transmitted to the electric motor becomes.
Die Kupplung bleibt dabei solange geschlossen, bis der Verbrennungsmotor zum Zeitpunkt t3 eine Startdrehzahl nStart erreicht hat, bei der durch Entzündung eines Kraftstoffgemisches ein Selbstlauf des Verbrennungsmotors möglich ist.The clutch remains closed until the internal combustion engine has reached a starting rotational speed n start at time t 3 , in which a self- running of the internal combustion engine is possible by igniting a fuel mixture.
Ab dem Zeitpunkt t3 bis zum Erreichen des Zeitpunktes t4, in welchem die Kupplung wieder vollständig geöffnet ist, wird das Drehmoment MEM des Elektromotors um das Drehmoment MK der Kupplung verringert.From the time t 3 until reaching the time t 4 , in which the clutch is fully opened again, the torque M EM of the electric motor is reduced by the torque M K of the clutch.
Gleichzeitig wird die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors bis zum Erreichen einer Drehzahl nEM des Elektromotors auf eine Solldrehzahl nVMSoll erhöht, wobei beim Erreichen dieser Solldrehzahl nVMSoll zum Zeitpunkt t5 die Kupplung geschlossen und somit das Drehmoment MK dieser erhöht wird. Da die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors zu diesem Zeitpunkt t5 gleich groß der Drehzahl nEM des Elektromotors, kommt es bei der vollständigen Einkupplung des Verbrennungsmotors in den parallelen Hybridantriebsstrang zu keinem Schleppmoment und somit zu einem drehzahlschwankungsfreien und momentenschwankungsfreien Einkuppeln des Verbrennungsmotors.At the same time, the rotational speed n VM of the internal combustion engine is increased until a rotational speed n EM of the electric motor is reached at a nominal rotational speed n VMSoll , wherein when this nominal rotational speed n VMSoll is reached, the clutch is closed at time t 5 and thus the torque M K thereof is increased. Since the speed n VM of the internal combustion engine at this time t 5 equal to the speed n EM of the electric motor, it comes at the full engagement of the engine in the parallel hybrid powertrain to no drag torque and thus to a speed fluctuation-free and torque fluctuation-free engagement of the engine.
Zum Übergang in den Verbrennungsmotorbetrieb, welcher vollständig zum Zeitpunkt t7 erreicht ist, wird ab dem Zeitpunkt t6 das Drehmoment MVM des Verbrennungsmotors erhöht und gleichzeitig wird das Drehmoment MEM des Elektromotors um den gleichen Betrag, d. h. synchron, verringert.For the transition into internal combustion engine operation, which is completely reached at time t 7 , the torque M VM of the internal combustion engine is increased from time t 6 and at the same time the torque M EM of the electric motor is reduced by the same amount, ie synchronously.
Die
Die Unterstützung wird insbesondere dann angewandt, wenn die Drehzahl nEM des Elektromotors gering ist oder ein frei verfügbares Drehmoment des Elektromotors zu gering ist, um das durch das Drehmoment MK der Kupplung auf den Elektromotor übertragene Schleppmoment des Verbrennungsmotors auszugleichen.The support is used in particular when the rotational speed n EM of the electric motor is low or a freely available torque of the electric motor is too low to compensate for the drag torque of the internal combustion engine transmitted by the torque M K of the clutch to the electric motor.
Dabei wird der Starter zu einem Zeitpunkt t1 der Erzeugung des Startsignals des Verbrennungsmotors aktiviert und der Verbrennungsmotor bis zu einem Erreichen einer maximalen Drehzahl nStMax des Starters zum Zeitpunkt t1 angetrieben und bei Erreichen dieser maximalen Drehzahl nStMax wird die Kupplung geschlossen.In this case, the starter is activated at a time t 1 of the generation of the starting signal of the internal combustion engine and the internal combustion engine until reaching a maximum speed n StMax the starter driven at time t 1 and upon reaching this maximum speed n StMax the clutch is closed.
Anschließend
wird zu den Zeitpunkten t1 bis t7 das in den
Alternativ zum reinen Verbrennungsmotorbetrieb oder Elektromotorbetrieb ist aus ein nicht näher dargestellter kombinierter Betrieb des Verbrennungs- und des Elektromotors möglich.alternative for pure engine operation or electric motor operation is from a not shown combined operation the combustion and the electric motor possible.
- MM
- Drehmomentenverlauftorque curve
- MEM M EM
- Drehmomenttorque
- MK M K
- Drehmomenttorque
- MVM M VM
- Drehmomenttorque
- nEM EM
- Drehzahlrotation speed
- nVM n VM
- Drehzahlrotation speed
- nVMSoll n VMSoll
- SolldrehzahlTarget speed
- nStart n start
- StartdrehzahlStarting speed
- nStMax n StMax
- Drehzahlrotation speed
- tt
- ZeitTime
- t1 bis t7 t 1 to t 7
- Zeitpunkttime
- t1 t 1
- Zeitpunkttime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130813 |
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R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |