DE102013012748B4 - Method for operating a hybrid drive device and a corresponding hybrid drive device - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung (1) mit einer Abtriebswelle (9), einer mit einem Starter (11) wirkverbundenen Brennkraftmaschine (2) sowie einer elektrischen Maschine (3), die mit der Abtriebswelle (9) wirkverbunden und über eine Kupplung (7) mit der Brennkraftmaschine (2) wirkverbindbar ist, wobei die Abtriebswelle (9) bis zu einer Mindestdrehzahl in einer Anfahrbetriebsart nur mittels der elektrischen Maschine (3) angetrieben wird, wobei die elektrische Maschine (3) in der Anfahrbetriebsart mit elektrischem Strom betrieben wird, der mittels des von der Brennkraftmaschine (2) angetriebenen Starters (11) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridantriebsvorrichtung einen ersten Stromspeicher und einen zweiten Stromspeicher aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) in einer Normalbetriebsart mit dem ersten Stromspeicher und der Starter (11) zum Starten der Brennkraftmaschine (2) mit in dem zweiten Stromspeicher gespeichertem Strom betrieben wird, wobei in der Anfahrbetriebsart der Starter (11) elektrisch mit der elektrischen Maschine (3) verbunden und von dem zweiten Stromspeicher entkoppelt wird.

Figure DE102013012748B4_0000
Method for operating a hybrid drive device (1) with an output shaft (9), an internal combustion engine (2) that is operatively connected to a starter (11) and an electrical machine (3) that is operatively connected to the output shaft (9) and via a clutch (7) can be effectively connected to the internal combustion engine (2), the output shaft (9) being driven up to a minimum speed in a start-up mode only by means of the electric machine (3), the electric machine (3) being operated in the start-up mode with electric current, the is generated by means of the starter (11) driven by the internal combustion engine (2), characterized in that the hybrid drive device has a first power store and a second power store, the electric machine (3) in a normal operating mode with the first power store and the starter (11 ) to start the internal combustion engine (2) is operated with electricity stored in the second electricity storage device, where in the start-up mode, the starter (11) is electrically connected to the electrical machine (3) and is decoupled from the second power storage device.
Figure DE102013012748B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung mit einer Abtriebswelle, einer mit einem Starter wirkverbundenen Brennkraftmaschine sowie einer elektrische Maschine, die mit der Abtriebswelle wirkverbunden und über eine Kupplung mit der Brennkraftmaschine wirkverbindbar ist, wobei die Abtriebswelle bis zu einer Mindestdrehzahl in einer Anfahrbetriebsart nur mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird, wobei die elektrische Maschine in der Anfahrbetriebsart mit elektrischem Strom betrieben wird, der mittels des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Starters erzeugt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hybridantriebsvorrichtung.The invention relates to a method for operating a hybrid drive device with an output shaft, an internal combustion engine that is operatively connected to a starter and an electrical machine that is operatively connected to the output shaft and operatively connectable to the internal combustion engine via a clutch, the output shaft only up to a minimum speed in a start-up mode is driven by means of the electric machine, the electric machine being operated in the starting mode with electric current which is generated by means of the starter driven by the internal combustion engine. The invention also relates to a hybrid drive device.

Die Hybridantriebsvorrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise allgemein dem Antreiben einer beliebigen Einrichtung. Zu diesem Zweck weist die Hybridantriebsvorrichtung die Abtriebswelle auf, über welche sie der Einrichtung ein Drehmoment wenigstens zeitweise bereitstellt. Vorzugsweise ist die Abtriebswelle mit wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs beziehungsweise einer Achse des Kraftfahrzeugs wirkverbunden, beispielsweise über ein Getriebe. Die Hybridantriebsvorrichtung weist zum Erzeugen des Drehmoments zwei unterschiedliche Antriebsaggregate auf, wobei eines der Antriebsaggregate als Brennkraftmaschine und das andere der Antriebsaggregate als elektrische Maschine vorliegt. In einer Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine ist die Kupplung vorgesehen, sodass diese Wirkverbindung wahlweise unterbrochen oder hergestellt ist. Die elektrische Maschine ist mit der Abtriebswelle wirkverbunden, vorzugsweise über ein Getriebe, insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, oder permanent und/oder starr wirkverbunden.The hybrid drive device is used, for example, to drive a motor vehicle or, in general, to drive any device. For this purpose, the hybrid drive device has the output shaft, via which it provides the device with a torque at least temporarily. The output shaft is preferably operatively connected to at least one wheel of the motor vehicle or an axle of the motor vehicle, for example via a transmission. The hybrid drive device has two different drive units for generating the torque, one of the drive units being an internal combustion engine and the other of the drive units being an electrical machine. The coupling is provided in an operative connection between the internal combustion engine and the electrical machine, so that this operative connection is optionally interrupted or established. The electrical machine is operatively connected to the output shaft, preferably via a transmission, in particular a multi-gear transmission, or permanently and / or rigidly operatively connected.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 103 93 594 T5 bekannt. Diese beschreibt ein Antriebssystem für ein Zweimotor-Hybridfahrzeug mit einem internen Verbrennungsmotor, einer Kupplung, einem Stufengetriebe, einer Antriebswelle, einem Bremssystem und Antriebsrädern.From the prior art, for example, is the document DE 103 93 594 T5 known. This describes a drive system for a two-motor hybrid vehicle with an internal combustion engine, a clutch, a stepped transmission, a drive shaft, a brake system and drive wheels.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber der vorstehend beschriebenen ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist.It is now the object of the invention to propose a method for operating a hybrid drive device which has an improved operating behavior compared to that described above.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Hybridantriebsvorrichtung einen ersten Stromspeicher und einen zweiten Stromspeicher aufweist, wobei die elektrische Maschine in einer Normalbetriebsart mit dem ersten Stromspeicher und der Starter zum Starten der Brennkraftmaschine mit in dem zweiten Stromspeicher gespeichertem Strom betrieben wird, wobei in der Anfahrbetriebsart der Starter elektrisch mit der elektrischen Maschine verbunden und von dem zweiten Stromspeicher entkoppelt wird. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass die Abtriebswelle bis zu einer Mindestdrehzahl in einer Anfahrbetriebsart nur mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird, wobei die elektrische Maschine in der Anfahrbetriebsart mit elektrischem Strom betrieben wird, der mittels des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Starters erzeugt wird. Weist die Abtriebswelle eine Drehzahl auf, welche kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl ist, so wird die Hybridantriebsvorrichtung in der Anfahrbetriebsart betrieben. In dieser wird die Abtriebswelle allein mittels der elektrischen Maschine angetrieben. Zu diesem Zweck ist bevorzugt die Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine geöffnet, sodass die Wirkverbindung zwischen diesen beiden Antriebsaggregaten unterbrochen ist. Das Anfahren im Sinne des Beschleunigens der Abtriebswelle bis zu der Mindestdrehzahl kann auf diese Weise ohne das Schlupfen eines Schaltelements beziehungsweise ohne das Schleifen einer Kupplung, beispielsweise der Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine, durchgeführt werden. Entsprechend ist die Anfahrbetriebsart gegenüber einer derartigen Vorgehensweise, bei welcher große Mengen kinetischer Energie in Wärme umgesetzt werden, deutlich effizienter.This is achieved according to the invention with a method having the features of claim 1. It is provided that the hybrid drive device has a first power store and a second power store, the electric machine being operated in a normal operating mode with the first power store and the starter for starting the internal combustion engine with power stored in the second power store, the starter being operated in the start-up mode is electrically connected to the electrical machine and decoupled from the second power storage. Basically, it is provided that the output shaft is only driven by means of the electric machine up to a minimum speed in a start-up mode, the electric machine being operated in start-up mode with electric current generated by the starter driven by the internal combustion engine. If the output shaft has a speed which is less than or equal to the minimum speed, the hybrid drive device is operated in the starting mode. In this the output shaft is driven solely by means of the electric machine. For this purpose, the coupling between the internal combustion engine and the electrical machine is preferably opened, so that the operative connection between these two drive units is interrupted. Starting in the sense of accelerating the output shaft up to the minimum speed can be carried out in this way without slipping a shift element or without slipping a clutch, for example the clutch between the internal combustion engine and the electrical machine. Correspondingly, the start-up mode is significantly more efficient compared to a procedure of this type in which large amounts of kinetic energy are converted into heat.

Eine derartige Vorgehensweise ist insbesondere sinnvoll, wenn ein der elektrischen Maschine zugeordneter Energiespeicher, beispielsweise eine Hochvoltbatterie, welcher also die zum Betreiben der elektrischen Maschine notwendige Energie bereitstellt, defekt ist und/oder einen Ladestand aufweist, welcher ein Betreiben der elektrischen Maschine nicht mehr oder zumindest nicht mehr zuverlässig zulässt. Ein Beschleunigen der Abtriebswelle aus einer Drehzahl heraus, welche kleiner ist als die Mindestdrehzahl, wäre in diesem Zustand nicht mehr möglich. Die Anfahrbetriebsart kann insoweit auch als Notanfahrbetriebsart bezeichnet werden.Such a procedure is particularly useful if an energy store assigned to the electrical machine, for example a high-voltage battery, which thus provides the energy required to operate the electrical machine, is defective and / or has a charge level that no longer or at least prevents the electrical machine from being operated no longer reliably allows. Accelerating the output shaft from a speed which is lower than the minimum speed would no longer be possible in this state. To this extent, the start-up mode can also be referred to as the emergency start-up mode.

In der Anfahrbetriebsart beziehungsweise der Notanfahrbetriebsart wird insoweit - wie bereits erläutert - der Vorteil erzielt, dass das Anfahren beziehungsweise Beschleunigen der Abtriebswelle äußerst effizient ohne Schlupfen des Schaltelements beziehungsweise ohne Kupplungsschleifen vorgenommen werden kann. Es ist lediglich notwendig, dass sich die Brennkraftmaschine in Betrieb befindet, sodass sie den Starter antreiben kann. Der Starter wird insoweit in der Anfahrbetriebsart als Generator betrieben. Beispielsweise liegt er zu diesem Zweck als weitere elektrische Maschine vor. Insbesondere ist der Starter als Riemenstartergenerator (RSG) ausgeführt. Besonders bevorzugt ist also die Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine in der Anfahrbetriebsart vollständig geöffnet, sodass keinerlei Drehmoment von der Brennkraftmaschine auf die elektrische Maschine beziehungsweise die Abtriebswelle übertragen wird. Vielmehr wird das auf das Beschleunigen der Abtriebswelle gerichtete Drehmoment allein mithilfe der elektrischen Maschine erzeugt, welche zumindest in der Anfahrbetriebsart derart mit dem Starter elektrisch verbunden ist, dass der von diesem erzeugte elektrische Strom der elektrischen Maschine zum Antreiben der Antriebswelle zugeführt wird.In the starting mode or the emergency starting mode - as already explained - the advantage is achieved that starting or accelerating the output shaft can be carried out extremely efficiently without slipping of the shifting element or without clutch loops. It is only necessary that the internal combustion engine is in operation so that it can drive the starter. The starter is operated as a generator in the start-up mode. For example, it is available as a further electrical machine for this purpose. In particular, the starter is designed as a belt starter generator (RSG) executed. It is particularly preferred that the clutch between the internal combustion engine and the electrical machine is completely open in the starting mode, so that no torque whatsoever is transmitted from the internal combustion engine to the electrical machine or the output shaft. Rather, the torque aimed at accelerating the output shaft is generated solely with the aid of the electric machine, which is electrically connected to the starter at least in the starting mode in such a way that the electric current generated by the starter is fed to the electric machine to drive the drive shaft.

Die Erfindung sieht vor, dass die Hybridantriebsvorrichtung zumindest einen ersten Stromspeicher und zumindest einen zweiten Stromspeicher aufweist, wobei die elektrische Maschine in einer Normalbetriebsart mit dem ersten Stromspeicher betrieben und der Starter zum Starten der Brennkraftmaschine mit in dem zweiten Stromspeicher gespeichertem Strom betrieben wird. Zusammenfassend sind also auch mehrere Energiespeicher, zumindest jedoch der erste Stromspeicher und der zweite Stromspeicher, vorgesehen. Beispielsweise weisen die Stromspeicher dabei verschiedene Spannungen auf. Bevorzugt ist der erste Stromspeicher als Hochvoltbatterie und der zweite Stromspeicher als Niedervoltbatterie ausgestaltet. Die Hochvoltbatterie weist dabei eine höhere Spannung auf als die Niedervoltbatterie beziehungsweise wird bei einer solchen betrieben.The invention provides that the hybrid drive device has at least one first power store and at least one second power store, the electric machine being operated in a normal operating mode with the first power store and the starter for starting the internal combustion engine being operated with power stored in the second power store. In summary, several energy stores, but at least the first power store and the second power store, are also provided. For example, the power storage devices have different voltages. The first power store is preferably designed as a high-voltage battery and the second power store is designed as a low-voltage battery. The high-voltage battery has a higher voltage than the low-voltage battery or is operated with one.

In der Normalbetriebsart der Hybridantriebsvorrichtung, also insbesondere bei einer Drehzahl der Abtriebswelle, welche größer ist als die Mindestdrehzahl, wird die elektrische Maschine mit elektrischem Strom betrieben, welcher von dem ersten Stromspeicher oder zumindest über den ersten Stromspeicher bereitgestellt wird. Darunter kann auch verstanden werden, dass die elektrische Maschine zum Laden des ersten Stromspeichers als Generator betrieben wird, beispielsweise im Rahmen einer Rekuperation von über die Abtriebswelle bereitgestellter kinetischer Energie.In the normal operating mode of the hybrid drive device, in particular at a speed of the output shaft that is greater than the minimum speed, the electric machine is operated with electric current which is provided by the first power storage device or at least via the first power storage device. This can also be understood to mean that the electrical machine is operated as a generator for charging the first power storage device, for example as part of a recuperation of kinetic energy provided via the output shaft.

Der zum Starten der Brennkraftmaschine verwendete Starter wird dagegen mithilfe des zweiten Stromspeichers beziehungsweise dem in diesem gespeicherten Strom betrieben. Das bedeutet insbesondere, dass normalerweise die elektrische Maschine und der Starter in verschiedenen Stromkreisen vorgesehen sind, nämlich einem Hochvoltstromkreis und einem Niedervoltstromkreis, wobei ersterer den ersten Stromspeicher und letzterer den zweiten Stromspeicher aufweist. In der Anfahrbetriebsart beziehungsweise der Notanfahrbetriebsart wird jedoch der Starter elektrisch mit der elektrischen Maschine verbunden. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Starter von der Niedervoltbatterie beziehungsweise dem gesamten Niedervoltstromkreis entkoppelt wird, um eine Beschädigung der in diesem enthaltenen Komponenten zu vermeiden.The starter used to start the internal combustion engine, on the other hand, is operated with the aid of the second power store or the power stored in it. This means in particular that the electrical machine and the starter are normally provided in different circuits, namely a high-voltage circuit and a low-voltage circuit, the former having the first power storage device and the latter having the second power storage device. In the starting mode or the emergency starting mode, however, the starter is electrically connected to the electrical machine. For this purpose, it is provided according to the invention that the starter is decoupled from the low-voltage battery or the entire low-voltage circuit in order to avoid damage to the components contained therein.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei Erreichen der Mindestdrehzahl durch die Abtriebswelle die Normalbetriebsart durchgeführt wird, in welchem die Kupplung zumindest zeitweise geschlossen ist. Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird in der Anfahrbetriebsart die Brennkraftmaschine betrieben, um den Starter anzutreiben und insoweit als Generator zu betreiben. Entsprechend wird von der Brennkraftmaschine ein entsprechendes Drehmoment zur Verfügung gestellt. Ab Erreichen oder Überschreiten der Mindestdrehzahl durch die Drehzahl der Abtriebswelle kann daher dieses Drehmoment verwendet werden, um die Abtriebswelle unmittelbar, also nicht über die Kombination aus Starter und elektrischer Maschine, anzutreiben. Zu diesem Zweck wird die Kupplung in der Normalbetriebsart zumindest zeitweise, insbesondere permanent, geschlossen. Darunter ist besonders bevorzugt ein vollständiges Schließen zu verstehen, in welchem kein Schlupfen beziehungsweise Schleifen der Kupplung und mithin Wirkungsgradverluste auftreten.A preferred embodiment of the invention provides that when the output shaft reaches the minimum speed, the normal operating mode is carried out, in which the clutch is closed at least temporarily. According to the above explanations, the internal combustion engine is operated in the starting mode in order to drive the starter and to operate it as a generator. Correspondingly, a corresponding torque is made available by the internal combustion engine. As soon as the minimum speed is reached or exceeded by the speed of the output shaft, this torque can therefore be used to drive the output shaft directly, that is, not via the combination of starter and electric machine. For this purpose, the clutch is closed at least temporarily, in particular permanently, in the normal operating mode. This is particularly preferably to be understood as complete closing, in which no slipping or slipping of the clutch and consequently loss of efficiency occur.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine, insbesondere über die Kupplung, an eine Eingangswelle eines Getriebes und die elektrische Maschine an eine Ausgangswelle des Getriebes gekoppelt wird. In der Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine liegt mithin, beispielsweise in Reihe zu der Kupplung, das Getriebe vor. Die Brennkraftmaschine ist dabei an die Eingangswelle des Getriebes gekoppelt, entweder permanent oder alternativ lediglich zeitweise über die Kupplung. Die Kopplung ist also insbesondere unmittelbar oder mittelbar über die Kupplung vorgesehen. Die elektrische Maschine ist an die Ausgangswelle des Getriebes angeschlossen, vorzugsweise permanent. Dies kann auch über das Getriebe selbst, also lediglich mittelbar, vorgesehen sein. Zwischen dem Getriebe und der elektrischen Maschine ist in diesem Fall keine weitere Kupplung vorgesehen. Mithilfe des Getriebes kann eine Drehzahlumsetzung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine vorgesehen werden. Besonders bevorzugt ermöglicht das Getriebe eine Drehzahlumsetzung zwischen Brennkraftmaschine, elektrischer Maschine und Abtriebswelle. Insoweit kann das Getriebe beispielsweise als Planetengetriebeeinrichtung mit wenigstens einem Planetengetriebe ausgeführt sein.Another preferred embodiment of the invention provides that the internal combustion engine is coupled to an input shaft of a transmission, in particular via the clutch, and the electrical machine is coupled to an output shaft of the transmission. In the operative connection between the internal combustion engine and the electrical machine is therefore present, for example in series with the clutch, the transmission. The internal combustion engine is coupled to the input shaft of the transmission, either permanently or alternatively only temporarily via the clutch. The coupling is therefore provided in particular directly or indirectly via the coupling. The electrical machine is connected to the output shaft of the transmission, preferably permanently. This can also be provided via the transmission itself, that is to say only indirectly. In this case, no further clutch is provided between the transmission and the electrical machine. A speed conversion between the internal combustion engine and the electrical machine can be provided with the aid of the transmission. The transmission particularly preferably enables a speed conversion between the internal combustion engine, electrical machine and output shaft. In this respect, the transmission can be designed, for example, as a planetary gear device with at least one planetary gear.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Koppelgang aus mehreren Gängen des Getriebes ausgewählt und an dem Getriebe eingestellt wird. Der Koppelgang ist der momentan eingelegte Gang des Getriebes, welches zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine vorgesehen ist. Das Getriebe ist ein Mehrganggetriebe, sodass insoweit der Koppelgang aus den mehreren Gängen ausgewählt wird, insbesondere entsprechend der momentanen Drehzahlen von Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine. Alternativ oder zusätzlich kann der Koppelgang auch anhand des angeforderten Drehmoments an der Abtriebswelle ausgewählt werden.Another embodiment of the invention provides that a coupling gear is selected from several gears of the transmission and set on the transmission. The coupling gear is the currently engaged gear of the transmission, which is provided between the internal combustion engine and the electrical machine. The transmission is a multi-speed transmission, so that the coupling gear is selected from the multiple gears, in particular according to the current speeds of the internal combustion engine and electrical machine. Alternatively or additionally, the coupling gear can also be selected on the basis of the requested torque on the output shaft.

Bevorzugt wird die Kupplung in das Getriebe integriert. Dies ist insbesondere bei der Ausgestaltung des Getriebes als Planetengetriebe möglich. In diesem Fall kann beispielsweise die Brennkraftmaschine, insbesondere über die Kupplung, mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes und die elektrische Maschine mit einem Hohlrad des Planetengetriebes wirkverbunden sein. Die Abtriebswelle ist in diesem Fall vorzugsweise an einen Planetenträger angeschlossen, an welchem wenigstens ein Planetenrad drehbar gelagert ist, das sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad des Planetengetriebes kämmt. Insbesondere wenn das Getriebe als Mehrganggetriebe beziehungsweise als Mehrgangplanetengetriebeeinrichtung ausgeführt ist, kann die Kupplung in das Getriebe integriert sein. Das bedeutet, dass mithilfe des Getriebes beziehungsweise der darin integrierten Kupplung die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrische Maschine wahlweise hergestellt oder unterbrochen wird.The clutch is preferably integrated into the transmission. This is particularly possible when the gear is designed as a planetary gear. In this case, for example, the internal combustion engine, in particular via the clutch, can be operatively connected to a sun gear of the planetary gear and the electrical machine to a ring gear of the planetary gear. In this case, the output shaft is preferably connected to a planet carrier on which at least one planet gear is rotatably mounted, which meshes with both the sun gear and the ring gear of the planetary gear. In particular if the transmission is designed as a multi-speed transmission or as a multi-speed planetary gear unit, the clutch can be integrated into the transmission. This means that the active connection between the internal combustion engine and the electrical machine is optionally established or interrupted with the aid of the transmission or the clutch integrated therein.

Es kann vorgesehen sein, dass das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe und/oder als Planetengetriebe ausgebildet wird. In ersterem Fall sind zwei parallele Getriebestränge vorgesehen, welche jeweils über eine Kupplung verfügen. Die Getriebestränge sind vorzugsweise jeweils über eine dieser Kupplung wahlweise mit der Brennkraftmaschine verbunden oder von dieser getrennt. Ausgangsseitig sind die Getriebestränge bevorzugt beide mit der elektrischen Maschine sowie mit der Abtriebswelle wirkverbunden. Alternativ kann das Getriebe als Planetengetriebe beziehungsweise Planetengetriebeanordnung mit wenigstens einem Planetengetriebe ausgebildet sein. Selbstverständlich kann auch das Doppelkupplungsgetriebe die Planetengetriebeanordnung umfassen beziehungsweise wenigstens ein Planetengetriebe aufweisen.It can be provided that the transmission is designed as a double clutch transmission and / or as a planetary transmission. In the first case, two parallel gear trains are provided, each of which has a clutch. The gear trains are preferably each optionally connected to or separated from the internal combustion engine via one of these clutches. On the output side, the gear trains are preferably both operatively connected to the electrical machine and to the output shaft. Alternatively, the transmission can be designed as a planetary gear or planetary gear arrangement with at least one planetary gear. Of course, the dual clutch transmission can also include the planetary gear arrangement or have at least one planetary gear.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Normalbetriebsart der Starter und/oder die elektrische Maschine als Generator betrieben werden/wird. In der Normalbetriebsart ist die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine beziehungsweise der Abtriebswelle mittels der Kupplung zumindest zeitweise hergestellt. Bei geschlossener Kupplung kann nun in der Normalbetriebsart die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, weil sie unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die elektrische Maschine wird in diesem Fall dazu verwendet, den entsprechenden Energiespeicher, insbesondere die Hochvoltbatterie, aufzuladen. Zusätzlich oder alternativ kann der Starter, welcher vorzugsweise permanent mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist, als Generator herangezogen werden. Beispielsweise dient dies dazu, die Niedervoltbatterie aufzuladen und/oder einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs elektrischen Strom zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich oder alternativ kann durch das Betreiben des Starters als Generator auch die Hochvoltbatterie geladen werden.Another embodiment of the invention provides that the starter and / or the electric machine are / is operated as a generator in the normal operating mode. In the normal operating mode, the operative connection between the internal combustion engine and the electrical machine or the output shaft is established at least temporarily by means of the clutch. When the clutch is closed, the electric machine can now be operated as a generator in the normal operating mode because it is driven directly by the internal combustion engine. In this case, the electrical machine is used to charge the corresponding energy store, in particular the high-voltage battery. Additionally or alternatively, the starter, which is preferably permanently operatively connected to the internal combustion engine, can be used as a generator. For example, this is used to charge the low-voltage battery and / or to provide electrical power to an on-board network of the motor vehicle. Additionally or alternatively, the high-voltage battery can also be charged by operating the starter as a generator.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass in der Wirkverbindung zwischen der Abtriebswelle und wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs ein weiteres Getriebe angeordnet wird. Bereits vorstehend wurde darauf hingewiesen, dass die Hybridantriebsvorrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann. Insoweit ist sie der wenigstens einen Achse des Kraftfahrzeugs oder zumindest einem Rad der Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet beziehungsweise steht mit dem entsprechenden Element in Wirkverbindung. In dieser Wirkverbindung soll nun das weitere Getriebe vorliegen, welches einer Drehzahlumsetzung zwischen der Abtriebswelle und der Achse des Kraftfahrzeugs dient. Vorzugsweise ist das weitere Getriebe schaltbar, sodass also aus mehreren Gängen ein Fahrgang ausgewählt und an dem weiteren Getriebe eingestellt wird.Finally, it can be provided that a further transmission is arranged in the operative connection between the output shaft and at least one axle of the motor vehicle. It has already been pointed out above that the hybrid drive device can be provided for driving the motor vehicle. To this extent, it is assigned to the at least one axle of the motor vehicle or at least one wheel of the axle of the motor vehicle or is in operative connection with the corresponding element. The further transmission, which is used to convert the speed between the output shaft and the axle of the motor vehicle, should now be present in this operative connection. The further transmission is preferably shiftable, so that a travel gear is selected from several gears and set on the further transmission.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Hybridantriebsvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Die Hybridantriebsvorrichtung weist eine Antriebswelle, eine mit einem Starter wirkverbundene Brennkraftmaschine sowie eine elektrische Maschine, die mit der Abtriebswelle wirkverbunden und über eine Kupplung mit der Brennkraftmaschine wirkverbindbar ist, auf. Dabei ist die Hybridantriebsvorrichtung dazu ausgebildet, die Abtriebswelle bis zu einer Mindestdrehzahl in einer Anfahrbetriebsart nur mittels der elektrischen Maschine anzutreiben, wobei die elektrische Maschine in einer Anfahrbetriebsart mit elektrischem Strom betrieben wird, der mittels des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Starters erzeugt wird. Es ist vorgesehen, dass die Hybridantriebsvorrichtung einen ersten Stromspeicher und einen zweiten Stromspeicher aufweist, wobei die elektrische Maschine in einer Normalbetriebsart mit dem ersten Stromspeicher und der Starter zum Starten der Brennkraftmaschine mit in dem zweiten Stromspeicher gespeichertem Strom betrieben wird, wobei in der Anfahrbetriebsart der Starter elektrisch mit der elektrischen Maschine (3) verbunden und von dem zweiten Stromspeicher entkoppelt wird.The invention further relates to a hybrid drive device, in particular for carrying out the method described above. The hybrid drive device has a drive shaft, an internal combustion engine that is operatively connected to a starter, and an electric machine that is operatively connected to the output shaft and can be operatively connected to the internal combustion engine via a clutch. The hybrid drive device is designed to drive the output shaft up to a minimum speed in a start-up mode only by means of the electric machine, the electric machine being operated in a start-up mode with electric current generated by the starter driven by the internal combustion engine. It is provided that the hybrid drive device has a first power store and a second power store, the electric machine being operated in a normal operating mode with the first power store and the starter for starting the internal combustion engine with power stored in the second power store, the starter being operated in the start-up mode electrically with the electric machine ( 3 ) is connected and decoupled from the second power storage.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Hybridantriebsvorrichtung wurde bereits hingewiesen. Wie bereits erläutert kann in der Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine und der Abtriebswelle ein Getriebe vorgesehen sein. Die Hybridantriebsvorrichtung sowie das entsprechende Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.To the advantages of such an approach or such Design of the hybrid drive device has already been pointed out. As already explained, a transmission can be provided in the operative connection between the electrical machine and the output shaft. The hybrid drive device and the corresponding method can be developed in accordance with the above statements, so that reference is made to them in this respect.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

  • Figur eine schematische Darstellung einer Hybridantriebsvorrichtung mit zwei unterschiedlichen Antriebsaggregaten.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing, without restricting the invention. It shows the only one
  • Figure is a schematic representation of a hybrid drive device with two different drive units.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Hybridantriebsvorrichtung 1 mit einem ersten Antriebsaggregat 2 und einem zweiten Antriebsaggregat 3. Das erste Antriebsaggregat 2 ist dabei als Brennkraftmaschine ausgestaltet, während das zweite Antriebsaggregat 3 als elektrische Maschine mit einem Stator 4 und einem Rotor 5 ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 sind über eine Wirkverbindung 6, welcher eine Kupplung 7 vorliegt, miteinander wirkverbunden. Diese Wirkverbindung 6 ist mittels der Kupplung 7 wahlweise entweder hergestellt oder unterbrochen. In der Wirkverbindung 6 kann zudem weiterhin ein Getriebe 8 vorliegen, welches hier lediglich schematisch dargestellt ist.The figure shows a schematic representation of a hybrid drive device 1 with a first drive unit 2 and a second drive unit 3 . The first drive unit 2 is designed as an internal combustion engine, while the second drive unit 3 as an electrical machine with a stator 4th and a rotor 5 is trained. The internal combustion engine 2 and the electric machine 3 are via an operative connection 6th which a clutch 7th present, operatively connected to one another. This operative connection 6th is by means of the clutch 7th optionally either established or interrupted. In the operative connection 6th can also still have a transmission 8th present, which is only shown schematically here.

Die Hybridantriebsvorrichtung 1 erzeugt mithilfe der Antriebsaggregate 2 und 3 ein Drehmoment und stellt dieses an einer Abtriebswelle 9 bereit. Die Abtriebswelle 9 kann dabei entweder unmittelbar oder über das Getriebe 8 mit der elektrischen Maschine 3 wirkverbunden sein. Insgesamt bedeutet dies, dass die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Abtriebswelle 9 mittels der Kupplung 7 entweder hergestellt (Kupplung 7 geschlossen) oder unterbrochen (Kupplung 7 geöffnet) ist. Vorzugsweise liegt die Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine 3 und der Abtriebswelle 9 dagegen permanent vor.The hybrid propulsion device 1 generated with the help of the drive units 2 and 3 a torque and puts it on an output shaft 9 ready. The output shaft 9 can either be done directly or via the transmission 8th with the electric machine 3 be effectively connected. Overall, this means that the operative connection between the internal combustion engine 2 and the output shaft 9 by means of the coupling 7th either established (coupling 7th closed) or interrupted (clutch 7th open). The operative connection is preferably between the electrical machine 3 and the output shaft 9 on the other hand permanently.

In der Wirkverbindung 6 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 kann zusätzlich eine Dämpfungseinrichtung 10, beispielsweise in Form eines Zweimassenschwungrads oder dergleichen, vorgesehen sein. Die Dämpfungseinrichtung 10 liegt dabei beispielsweise in der Wirkverbindung 6 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Kupplung 7 vor. Alternativ kann sie selbstverständlich auch zwischen der Kupplung 7 und der elektrischen Maschine 3 beziehungsweise dem Getriebe 8 vorgesehen sein.In the operative connection 6th between the internal combustion engine 2 and the electric machine 3 can also have a damping device 10 , for example in the form of a two-mass flywheel or the like, be provided. The damping device 10 lies in the operative connection, for example 6th between the internal combustion engine 2 and the clutch 7th before. Alternatively, it can of course also be between the coupling 7th and the electric machine 3 or the transmission 8th be provided.

Weiterhin ist der Brennkraftmaschine 2 ein Starter 11 zugeordnet, welcher vorzugsweise permanent mit der Brennkraftmaschine 2 wirkverbunden ist. Selbstverständlich kann alternativ jedoch auch eine hier nicht dargestellte Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Starter 11 vorliegen.Furthermore, the internal combustion engine 2 a starter 11 assigned, which is preferably permanent with the internal combustion engine 2 is effectively connected. Of course, however, a coupling (not shown here) between the internal combustion engine can also alternatively be used 2 and the starter 11 are present.

Es ist nun vorgesehen, die Abtriebswelle 9 solange sie eine Drehzahl aufweist, welche kleiner oder gleich einer Mindestdrehzahl ist, ausschließlich mithilfe der elektrischen Maschine 3, nicht also mit der Brennkraftmaschine 2, anzutreiben. Zu diesem Zweck ist bei dem Vorliegen einer derartigen Drehzahl die Kupplung 7 zum Unterbrechen der Wirkverbindung 6 geöffnet. Solange die Drehzahl kleiner oder gleich der Mindestdrehzahl ist, liegt eine Anfahrbetriebsart vor, in welcher üblicherweise die Abtriebswelle 9 beschleunigt werden soll. Dies ist, wie erläutert, allein mithilfe der elektrischen Maschine 3 vorgesehen. Dabei soll die elektrische Maschine 3 in der Anfahrbetriebsbetriebsart mit elektrischem Strom betrieben werden, der mittels des von der Brennkraftmaschine 2 angetriebenen Starters 11 erzeugt wird. Dies ist insbesondere der Fall, falls ein Energiespeicher, welcher zum Betreiben der elektrischen Maschine 3 vorgesehen ist, leer ist oder zumindest einen Ladestand aufweist, welcher ein Betreiben der elektrischen Maschine 3 nicht oder nur mit Einschränkungen zulässt.Provision is now made for the output shaft 9 as long as it has a speed that is less than or equal to a minimum speed, exclusively with the help of the electrical machine 3 , not with the internal combustion engine 2 to drive. The clutch is used for this purpose when such a speed is present 7th to interrupt the operative connection 6th opened. As long as the speed is less than or equal to the minimum speed, there is a starting mode in which the output shaft is usually 9 should be accelerated. As explained, this is done solely with the help of the electrical machine 3 intended. The electrical machine should 3 be operated in the starting mode with electric current, which is generated by the internal combustion engine 2 powered starter 11 is produced. This is particularly the case if an energy storage device is used to operate the electrical machine 3 is provided, is empty or at least has a charge level, which an operation of the electrical machine 3 not or only with restrictions.

Eine derartige Vorgehensweise hat den Vorteil, dass auch Kraftfahrzeuge mit lediglich einer angetriebenen Achse, welcher die Hybridantriebsvorrichtung 1 zugeordnet ist, ohne Kupplungsschupfen beziehungsweise Kupplungsschleifen, beispielsweise der Kupplung 7, beschleunigt werden können. Dies hat eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrades der Hybridantriebsvorrichtung 1 in der Anfahrbetriebsart zur Folge. Sobald die Drehzahl der Abtriebswelle 9 die Mindestdrehzahl erreicht beziehungsweise überschritten hat, wird von der Anfahrbetriebsart auf eine Normalbetriebsart umgeschaltet. In dieser Normalbetriebsart ist die Kupplung 7 zumindest zeitweise, besonders bevorzugt, permanent geschlossen, sodass ein Antreiben der Abtriebswelle 9 zumindest teilweise mithilfe der Brennkraftmaschine 2 erfolgt.Such a procedure has the advantage that even motor vehicles with only one driven axle, which the hybrid drive device 1 is assigned, without clutch slips or clutch loops, for example the clutch 7th , can be accelerated. This has a marked improvement in the efficiency of the hybrid drive device 1 in the start-up mode. As soon as the speed of the output shaft 9 has reached or exceeded the minimum speed, a switch is made from the start-up mode to a normal mode. The clutch is in this normal operating mode 7th at least temporarily, particularly preferably, permanently closed, so that the output shaft is driven 9 at least partially with the help of the internal combustion engine 2 he follows.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HybridantriebsvorrichtungHybrid drive device
22
1. Antriebsaggregat (Brennkraftmaschine)1. Drive unit (internal combustion engine)
33
2. Antriebsaggregat (elektrische Maschine)2. Drive unit (electrical machine)
44th
Statorstator
55
Rotorrotor
66th
WirkverbindungOperative connection
77th
Kupplungcoupling
88th
Getriebetransmission
99
AbtriebswelleOutput shaft
1010
DämpfungseinrichtungDamping device
1111
Starterstarter

Claims (6)

Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung (1) mit einer Abtriebswelle (9), einer mit einem Starter (11) wirkverbundenen Brennkraftmaschine (2) sowie einer elektrischen Maschine (3), die mit der Abtriebswelle (9) wirkverbunden und über eine Kupplung (7) mit der Brennkraftmaschine (2) wirkverbindbar ist, wobei die Abtriebswelle (9) bis zu einer Mindestdrehzahl in einer Anfahrbetriebsart nur mittels der elektrischen Maschine (3) angetrieben wird, wobei die elektrische Maschine (3) in der Anfahrbetriebsart mit elektrischem Strom betrieben wird, der mittels des von der Brennkraftmaschine (2) angetriebenen Starters (11) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridantriebsvorrichtung einen ersten Stromspeicher und einen zweiten Stromspeicher aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) in einer Normalbetriebsart mit dem ersten Stromspeicher und der Starter (11) zum Starten der Brennkraftmaschine (2) mit in dem zweiten Stromspeicher gespeichertem Strom betrieben wird, wobei in der Anfahrbetriebsart der Starter (11) elektrisch mit der elektrischen Maschine (3) verbunden und von dem zweiten Stromspeicher entkoppelt wird.Method for operating a hybrid drive device (1) with an output shaft (9), an internal combustion engine (2) that is operatively connected to a starter (11) and an electrical machine (3) that is operatively connected to the output shaft (9) and via a clutch (7) can be effectively connected to the internal combustion engine (2), the output shaft (9) being driven up to a minimum speed in a start-up mode only by means of the electric machine (3), the electric machine (3) being operated in the start-up mode with electric current, the is generated by means of the starter (11) driven by the internal combustion engine (2), characterized in that the hybrid drive device has a first power store and a second power store, the electric machine (3) in a normal operating mode with the first power store and the starter (11 ) is operated to start the internal combustion engine (2) with electricity stored in the second electricity storage device, w obei, in the start-up mode, the starter (11) is electrically connected to the electric machine (3) and decoupled from the second power storage. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der Mindestdrehzahl durch die Abtriebswelle (9) die Normalbetriebsart durchgeführt wird, in welchem die Kupplung (7) zumindest zeitweise geschlossen ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that when the output shaft (9) reaches the minimum speed, the normal operating mode is carried out, in which the clutch (7) is closed at least temporarily. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2), insbesondere über die Kupplung (7), an eine Eingangswelle eines Getriebes (8) und die elektrische Maschine (3) an eine Ausgangswelle des Getriebes (8) gekoppelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (2), in particular via the clutch (7), is coupled to an input shaft of a transmission (8) and the electrical machine (3) is coupled to an output shaft of the transmission (8) . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koppelgang aus mehreren Gängen des Getriebes (8) ausgewählt und an dem Getriebe (8) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a coupling gear is selected from several gears of the transmission (8) and is set on the transmission (8). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Normalbetriebsart der Starter (11) und/oder die elektrische Maschine (3) als Generator betrieben werden/wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the normal operating mode the starter (11) and / or the electrical machine (3) are / is operated as a generator. Hybridantriebsvorrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Abtriebswelle (9), einer mit einem Starter (11) wirkverbundenen Brennkraftmaschine (2) sowie einer elektrischen Maschine (3), die mit der Abtriebswelle (9) wirkverbunden und über eine Kupplung (7) mit der Brennkraftmaschine (2) wirkverbindbar ist, wobei die Hybridantriebsvorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, die Abtriebswelle (9) bis zu einer Mindestdrehzahl in einer Anfahrbetriebsart nur mittels der elektrischen Maschine (3) anzutreiben, wobei die elektrische Maschine (3) in der Anfahrbetriebsart mit elektrischem Strom betrieben wird, der mittels des von der Brennkraftmaschine (2) angetriebenen Starters (11) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridantriebsvorrichtung einen ersten Stromspeicher und einen zweiten Stromspeicher aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) in einer Normalbetriebsart mit dem ersten Stromspeicher und der Starter (11) zum Starten der Brennkraftmaschine (2) mit in dem zweiten Stromspeicher gespeichertem Strom betrieben wird, wobei in der Anfahrbetriebsart der Starter (11) elektrisch mit der elektrischen Maschine (3) verbunden und von dem zweiten Stromspeicher entkoppelt wird.Hybrid drive device (1), in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, with an output shaft (9), an internal combustion engine (2) operatively connected to a starter (11) and an electrical machine (3) which is connected to the output shaft ( 9) is operatively connected and operatively connectable to the internal combustion engine (2) via a clutch (7), the hybrid drive device (1) being designed to drive the output shaft (9) up to a minimum speed in a start-up mode only by means of the electric machine (3) , wherein the electric machine (3) is operated in the starting mode with electric current which is generated by means of the starter (11) driven by the internal combustion engine (2), characterized in that the hybrid drive device has a first power store and a second power store, wherein the electrical machine (3) in a normal operating mode with the first power store and the Starter (11) for starting the internal combustion engine (2) is operated with electricity stored in the second electricity storage device, the starter (11) being electrically connected to the electrical machine (3) and decoupled from the second electricity storage device in the start-up mode.
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