DE102010039194A1 - 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 ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer elektrischen Maschine (3), ein zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (4) geschaltetes Getriebe (5) und eine dem Verbrennungsmotor zugeordnete motorseitige Zustarteinrichtung (6) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (2) vom Abtrieb (4) abgekoppelt und stillgesetzt werden kann, und wobei im Stillstand des Kraftfahrzeugs zum Starten des Verbrennungsmotors (2) bei Außentemperaturen, die kleiner als ein Grenzwert sind, der Verbrennungsmotor (2) über die elektrische Maschine (3) und über die motorseitige Zustarteinrichtung (6) gestartet wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach dem Obergriff des Anspruchs 1.
- Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem als Hybridantrieb ausgebildeten Antriebsaggregat, das einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst. Zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb des Antriebsstrangs ist ein Getriebe geschaltet. Dem Verbrennungsmotor ist eine motorseitige Zustarteinrichtung zugeordnet. Zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine Kupplung geschaltet. Bei geöffneter Kupplung ist der Verbrennungsmotor vom Abtrieb abgekoppelt und lediglich die elektrische Maschine an den Abtrieb angekoppelt. Bei geschlossener Kupplung hingegen ist der Verbrennungsmotor ebenfalls an den Abtrieb angekoppelt. Die Kupplung kann auch durch ein Platengetriebe ersetzt sein.
- Dann, wenn der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs im Stillstand des Kraftfahrzeugs gestartet werden soll, wird typischerweise so vorgegangen, dass bei einem Getriebe in Neutralposition und dann, wenn die zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine des Hybridantriebs geschaltete Kupplung geöffnet ist, die elektrische Maschine auf eine definierte Drehzahl gebracht und anschließend die Kupplung schlagartig geschlossen wird, um so den Verbrennungsmotor über einen Schwungstart mithilfe der elektrischen Maschine des Hybridantriebs zu starten. Dies bereitet insbesondere bei tiefen Außentemperaturen von zum Beispiel unterhalb von –20°C Schwierigkeit, da in diesem Fall ein besonders hohes Kaltstartmoment zum Starten des Verbrennungsmotors erforderlich ist. Dies kann unter Umständen daran liegen, dass bei derartig tiefen Außentemperaturen ein elektrischer Energiespeicher, dem die elektrische Maschine elektrische Energie nimmt, keine ausreichende elektrische Energie bereitstellen kann.
- Weiterhin kann bei derart geringen Außentemperaturen unter Umständen die zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschaltete Kupplung nicht ausreichend geschlossen werden, da bei derartig tiefen Außentemperaturen unter Umständen über eine Ölpumpe des Antriebsstrangs keine ausreichende Ölversorgung gewährleistet werden kann.
- Daher bereitet bislang bei tiefen Außentemperaturen der Start des Verbrennungsmotors im Stillstand des Kraftfahrzeugs Schwierigkeiten.
- Aus der
DE 10 2008 027 658 A1 ist ein Antriebsstrang mit einem einen Verbrennungsmotor und eine elektrischen Maschine umfassenden Hybridantrieb, einem Getriebe und einer zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschalteten Kupplung bekannt, wobei dem Verbrennungsmotor eine motorseitige Zustarteinrichtung zugeordnet ist, und wobei ausgehend von einem Fahrbetrieb des Antriebsstrangs, in welchem der Verbrennungsmotor deaktiviert ist, ein Starten des Verbrennungsmotors über die elektrische Maschine und gegebenenfalls zusätzlich über die motorseitige Zustarteinrichtung erfolgt. - Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs zu schaffen.
- Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird im Stillstand des Kraftfahrzeugs zum Starten des Verbrennungsmotors bei Außentemperaturen, die kleiner als ein Grenzwert sind, der Verbrennungsmotor über die elektrische Maschine und über die motorseitige Zustarteinrichtung gestartet.
- Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, im Stillstand des Kraftfahrzeugs zum Starten des Verbrennungsmotor bei tiefen Außentemperaturen, die kleiner als ein Grenzwert sind, den Verbrennungsmotor über die elektrische Maschine und die motorseitige Zustarteinrichtung zu starten. Zum Starten des Verbrennungsmotors wird demnach einerseits ein Moment von der elektrischen Maschine des Hybridantriebs und andererseits ein Moment von der motorseitigen Zustarteinrichtung bereitgestellt, um so in einer Tiefkaltsituation durch Addition der Momente von der elektrischen Maschine und von der motorseitigen Zustarteinrichtung ein sicheres Starten des Verbrennungsmotors des Hybridantriebs zu ermöglichen.
- 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 Schema eines Antriebsstrangs zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs; -
2 ein Diagramm zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend unter Bezugnahme auf
1 und2 beschrieben wird. - So zeigt
1 ein stark schematisiertes Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann, wobei der Antriebsstrang der1 ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat1 mit einem Verbrennungsmotor2 und einer elektrischen Maschine3 umfasst. - Zwischen das Antriebsaggregat
1 und einen Abtrieb4 ist ein Getriebe5 geschaltet, welches vorzugsweise als automatisches oder automatisiertes Getriebe ausgeführt ist. Dem Verbrennungsmotor2 des Antriebsaggregats ist eine motorseitige Zustarteinrichtung6 zugeordnet. Zwischen den Verbrennungsmotor2 und die elektrische Maschine3 des Antriebsaggregats ist eine Kupplung7 geschaltet, die geöffnet und geschlossen werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der1 , in welchem der Hybridantrieb als Parallelhybrid ausgeführt ist, ist dann, wenn die Kupplung7 geöffnet ist, der Verbrennungsmotor2 des Hybridantriebs vom Abtrieb4 abgekoppelt, wohingegen die elektrische Maschine3 an den Abtrieb4 bei geöffneter Kupplung7 angekoppelt ist. Bei geschlossener Kupplung7 ist der Verbrennungsmotor2 ebenso wie die elektrische Maschine3 an den Abtrieb4 des Antriebsstrangs angekoppelt.1 zeigt weiterhin eine Hydraulikpumpe8 , die im gezeigten Ausführungsbeispiel an eine Eingangswelle des Getriebes5 angekoppelt ist. Die Hydraulikpumpe8 dient der Bereitstellung einer Hydraulikölversorgung für das Getriebe5 und die Kupplung7 . Im Unterschied hierzu kann auch eine getriebeinterne Hydraulikpumpe vorhanden sein. Ferner ist es möglich, eine an eine Getriebeausgangswelle des Getriebes5 angeschlossene Hydraulikpumpe vorzusehen. - Um nun bei einem solchen Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb im Stillstand des Kraftfahrzeugs bei tiefen Außentemperaturen, also dann, wenn eine Außentemperatur kleiner als ein Grenzwert ist, ein sicheres Starten des Verbrennungsmotors
2 zu ermöglichen, wird der Verbrennungsmotor2 über die elektrische Maschine3 und die motorseitige Zustarteinrichtung6 gestartet, sodass sich von der motorseitigen Zustarteinrichtung6 sowie der elektrischen Maschine3 des Hybridantriebs1 bereitgestellte Momente zum Starten des Verbrennungsmotors addieren bzw. überlagern. Auf diese Art und Weise kann selbst bei Tiefsttemperaturen ein sicherer Start des Verbrennungsmotors2 aus dem Stillstand des Kraftfahrzeugs heraus gewährleistet werden. - Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
2 beschrieben, wobei in2 über der Zeit t Drehzahlen n aufgetragen sind, nämlich einerseits eine Drehzahl n2 des Verbrennungsmotors2 und andererseits eine Drehzahl n3 der elektrischen Maschine3 . - Dann, wenn bei tiefen Außentemperaturen der Verbrennungsmotor
2 gestartet werden soll, wird zunächst dann, wenn die zwischen den Verbrennungsmotor2 und die elektrische Maschine3 geschaltete Kupplung7 geöffnet ist, die elektrische Maschine3 beginnend mit dem Zeitpunkt t1 auf eine Soll-Drehzahl n3-Soll gebracht. Dann, wenn die elektrische Maschine3 diese Soll-Drehzahl n3-Soll erreicht hat oder überschreitet, wird die Kupplung7 , die zwischen den Verbrennungsmotor2 und die elektrische Maschine3 geschaltet ist, vorzugsweise schlagartig geschlossen, wobei dies in2 zum Zeitpunkt t2 erfolgt. - Anschließend hieran, also anschließend an den Zeitpunkt t2, wird aus einem sich ausbildenden Drehzahlverlauf der Drehzahl n3 der elektrischen Maschine
3 das von der Kupplung7 übertragene Moment ermittelt. So kann das von der Kupplung7 übertragene Moment anhand des Drehzahlverlaufs der Drehzahl n3 der elektrischen Maschine3 geschätzt werden, nämlich aus einer dynamischen Bewegungsgleichung, nach welcher das von der Kupplung7 übertragene Moment vom Trägheitsmoment und der Winkelbeschleunigung abhängig ist. - Aus dem Drehzahlverlauf der Drehzahl n3 der elektrischen Maschine
3 kann durch zeitliche Ableitung die Winkelbeschleunigung ermittelt werden, wobei dann durch Multiplikation mit dem Trägheitsmoment der elektrische Maschine das von der Kupplung7 übertragene Moment geschätzt bzw. ermittelt werden kann. - Dann, wenn festgestellt wird, dass das hierbei ermittelte, von der Kupplung
7 übertragene Moment größer als ein Grenzwert ist, wird die motorseitige Zustarteinrichtung6 aktiviert. Dieser Grenzwert des ermittelten Kupplungsmoments, bei welchem die motorseitige Zustarteinrichtung6 aktiviert wird, entspricht einem Moment, welches dem zum Starten des Verbrennungsmotors2 benötigten Moment abzüglich des von der motorseitigen Zustarteinrichtung6 maximal bereitstellbaren Moments entspricht. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass die motorseitige Zustarteinrichtung6 nur möglichst kurz aktiv ist, um dessen Stromverbrauch zu minimieren. - Dann, wenn hingegen festgestellt wird, dass das ermittelte Kupplungsmoment, welches von der Kupplung
7 übertragen wird, kleiner als dieser Grenzwert ist bzw. denselben nicht erreicht, wird die motorseitige Zustarteinrichtung6 dennoch aktiviert, nämlich dann, wenn die Drehzahl n3 der elektrischen Maschine3 einen weiteren Grenzwert erreicht bzw. unter diesen Grenzwert absinkt, wobei dieser Grenzwert in2 mit n3-G gekennzeichnet ist, der zum Zeitpunkt t3 erreicht wird. Erreicht also das ermittelte Kupplungsmoment nicht den Grenzwert desselben, so wird nach dieser Weiterbildung der Erfindung die motorseitige Zustarteinrichtung6 dennoch aktiviert, nämlich dann, wenn die Drehzahl n3 der elektrischen Maschine3 den Grenzwert n3-G erreicht oder unterschreitet. - Alternativ kann vorgesehen sein, dass dann, wenn das auf die obige Art und Weise aus dem Drehzahlverlauf n3 der elektrischen Maschine
3 ermittelte Kupplungsmoment kleiner als der entsprechende Grenzwert ist bzw. denselben nicht erreicht, die Kupplung7 wieder geöffnet und die Drehzahl der elektrischen Maschine3 wieder erhöht wird, um nachfolgend die Kupplung7 wieder zu schließen, nämlich dann, wenn die elektrische Maschine3 eine entsprechende Soll-Drehzahl erreicht bzw. überschritten hat. - In diesem Fall kann dann wiederum aus dem sich ausbildenden Drehzahlverlauf n3 der elektrischen Maschine
3 das von der Kupplung7 übertragene Moment ermittelt werden, um dann, wenn dieses größer als der entsprechende Grenzwert ist, die motorseitige Zustarteinrichtung6 zu aktivieren. Hierbei wird dann die elektrische Maschine3 vorzugsweise auf eine erhöhte Soll-Drehzahl gebracht, um nachfolgend das Starten des Verbrennungsmotors2 zu ermöglichen. - In
2 beginnt zum Zeitpunkt t4 der Verbrennungsmotor2 zu drehen, da zum Zeitpunkt t4 die Drehzahl n2 des Verbrennungsmotors2 ansteigt. Dann, wenn die Drehzahl n2 des Verbrennungsmotors2 größer als ein Grenzwert wird bzw. den entsprechenden Grenzwert erreicht, wird nachfolgend die motorseitige Zustarteinrichtung6 deaktiviert, da dann ein sogenanntes Losbrechmoment des Verbrennungsmotors2 überwunden ist und der Verbrennungsmotor2 aus eigener Kraft beschleunigen und damit hochlaufen kann. Dies ist in2 nicht eingezeichnet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist demnach selbst bei Tiefsttemperaturen ein sicherer Start des Verbrennungsmotors2 möglich, und zwar unter möglichst kurzer Bestromung und damit Aktivierung der motorseitigen Zustarteinrichtung6 . Es ist kein kaltstartfähiger Zusatzstarter, wie z. B. ein Ritzelstarter erforderlich. - Dann, wenn die motorseitige Zustarteinrichtung
6 über eine nichtgezeigte Kupplung an den Verbrennungsmotor2 angebunden oder eine nichtgezeigte, verstellbare Lagerung aufweist, wird die motorseitige Zustarteinrichtung6 unter Einbeziehung dieser Kupplung oder der verstellbaren Lagerung vorzugsweise derart aktiviert, dass mit der elektrischen Maschine3 und der motorseitigen Zustarteinrichtung6 ein möglichst gleichzeitiger Start des Verbrennungsmotors2 durchgeführt wird, sodass Phasen des von der elektrischen Maschine3 zum Verbrennungsmotorstart maximal bereitstellbaren Moments und des von der motorseitigen Zustarteinrichtung6 zum Verbrennungsmotorstart maximal bereitstellbaren Moments in etwa gleichzeitig mit möglichst langer Überdeckung auftreten. Hierdurch kann der Start des Verbrennungsmotors2 weiter verbessert werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsaggregat
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Abtrieb
- 5
- Getriebe
- 6
- motorseitige Zustarteinrichtung
- 7
- Kupplung
- 8
- Hydraulikpumpe
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008027658 A1 [0006]
Claims (8)
- Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein als Hybridantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine, ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe und eine dem Verbrennungsmotor zugeordnete motorseitige Zustarteinrichtung aufweist, und wobei der Verbrennungsmotor vom Abtrieb abgekoppelt und stillgesetzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs zum Starten des Verbrennungsmotors bei Außentemperaturen, die kleiner als ein Grenzwert sind, der Verbrennungsmotor über die elektrische Maschine und über die motorseitige Zustarteinrichtung gestartet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor derart gestartet wird, dass zunächst dann, wenn eine zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschaltete Kupplung geöffnet ist, die elektrische Maschine auf eine Solldrehzahl gebracht und mit oder anschließend an das Erreichen der Solldrehzahl die Kupplung geschlossen wird, wobei aus einem sich hierbei ausbildenden Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine das von der Kupplung übertragene Moment ermittelt wird, und wobei dann, wenn das so ermittelte Kupplungsmoment größer als ein Grenzwert ist, die motorseitige Zustarteinrichtung aktiviert wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert des ermittelten Kupplungsmoments, bei welchen die motorseitige Zustarteinrichtung aktiviert wird, einem Moment entspricht, das dem zum Starten des Verbrennungsmotors benötigten Moment abzüglich des von der motorseitigen Zustarteinrichtung bereitstellbaren Moments entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das ermittelte Kupplungsmoment kleiner als der Grenzwert ist bzw. denselben nicht erreicht, die motorseitige Zustarteinrichtung dann aktiviert wird, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine einen Grenzwert erreicht oder unter einen Grenzwert absinkt.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das ermittelte Kupplungsmoment kleiner als der Grenzwert ist bzw. denselben nicht erreicht, die Kupplung wieder geöffnet und die Drehzahl der elektrischen Maschine wieder erhöht wird, nachfolgend die Kupplung wieder geschlossen und aus einem sich hierbei ausbildenden Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine das von der Kupplung übertragene Moment ermittelt wird, und wobei dann, wenn das so ermittelte Kupplungsmoment größer als der Grenzwert ist, die motorseitige Zustarteinrichtung aktiviert wird.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei die elektrische Maschine auf eine erhöhte Solldrehzahl gebracht wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine Drehzahl des Verbrennungsmotors einen Grenzwert erreicht bzw. überschreitet, die motorseitige Zustarteinrichtung deaktiviert wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die motorseitige Zustarteinrichtung über eine Kupplung an den Verbrennungsmotor angebunden ist oder eine verstellbare Lagerung aufweist, die motorseitige Zustarteinrichtung unter Einbeziehung der Kupplung oder verstellbaren Lagerung derart aktiviert wird, dass das von der elektrischen Maschine zum Verbrennungsmotorstart maximal bereitstellbare Moment und das von der motorseitigen Zustarteinrichtung zum Verbrennungsmotorstart maximal bereitstellbare Moment in etwa gleichzeitig mit möglichst langer Überdeckung auftreten.
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