DE102013217245A1 - Method for controlling clutch in hybrid drive train of motor vehicle, involves coupling internal combustion engine to rotor shaft of electric motor by clutch, such that drive torque of rotor shaft of electric motor is taken out - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Hybridantriebes. The invention relates to a control of a clutch in the drive train of a hybrid drive.
Bei einem bekannten Parallel-Hybridantrieb ist einer Verbrennungskraftmaschine ein Elektromotor nachgeordnet. Beide Antriebe treiben auf eine gemeinsame Welle, welche über ein nachgeschaltetes Getriebe die Antriebsleistung für die Antriebsräder zur Verfügung stellt. Zwischen Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor ist eine schaltbare Kupplung angeordnet, durch welche die Verbrennungskraftmaschine mit dem Elektromotor koppelbar ist. Bei geschlossener Kupplung kann somit ein reiner Verbrennungskraftbetrieb – der Elektromotor wird nicht bestromt – sowie ein elektromotorisch unterstützter Betrieb gefahren werden. Wird die Kupplung geöffnet, so ist ein rein elektrischer Betrieb möglich. In a known parallel hybrid drive, an internal combustion engine is followed by an electric motor. Both drives drive on a common shaft, which provides the drive power for the drive wheels via a downstream transmission. Between the internal combustion engine and the electric motor, a switchable clutch is arranged, by means of which the internal combustion engine can be coupled to the electric motor. When the clutch is closed, therefore, a pure internal combustion engine operation - the electric motor is not energized - and an electric motor assisted operation can be driven. If the clutch is opened, a purely electrical operation is possible.
Verbrennungskraftmaschinen erzeugen bedingt durch den Verbrennungsprozess in Abhängigkeit von Drehzahl und Lastzustand mehr oder weniger starke Drehschwingungen. Bekannte Verbrennungskraftmaschinen reduzieren die Auswirkungen dieser Drehschwingungen durch Zweimassenschwungrad, welches auf Grund einer unterhalb der im Betrieb üblichen Motordrehzahl liegenden Resonanzfrequenz einen mechanischen Tiefpass bildet und so die Drehschwingungen reduziert bzw. nur sehr reduziert überträgt. Eine Schwungscheibe, ein Zweimassenschwungrad stellt zusätzlichen Bauteilaufwand dar, ferner verursachen derartige Bauteile zusätzlichen Bauraum und Gewicht. Internal combustion engines generate due to the combustion process as a function of speed and load condition more or less strong torsional vibrations. Known internal combustion engines reduce the effects of these torsional vibrations by dual-mass flywheel, which forms a mechanical low-pass filter due to a below the operating speed usual engine speed resonance frequency and thus reduces the torsional vibrations or transmits only very reduced. A flywheel, a dual mass flywheel is additional component complexity, also cause such components additional space and weight.
Eine elastische Kupplung zur Dämpfung von Drehschwingungen einer von einem Verbrennungskraftmotor angetriebenen Welle zeigt die
Bekannt ist die Reduktion der Übertragung von Drehschwingungen mittels gesteuerten Kupplungen. So beschreibt die
Die Vorrichtung zur Drehmomentübertragung gemäß der
Bei der über einen Stellmotor gesteuerten Kupplung der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Hybridantriebes in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Ausführung vorzuschlagen. The object of the present invention is to propose a control of a clutch in the drive train of a hybrid drive in relation to the known solutions of improved design.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Verfahrens bzw. des Vorrichtungsanspruches. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved by the features of the method or the device claim. Further developments emerge from the subclaims.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht aus einem Verfahren zur Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Hybridantriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei eine Verbrennungskraftmaschine über eine Kupplung mit einer Rotorwelle eines Elektromotors gekoppelt ist und das Antriebsmoment der Rotorwelle des Elektromotors entnommen wird, wobei zur Reduktion von Drehschwingungen der Rotorwelle des Elektromotors das durch die Kupplung auf die Rotorwelle übertragbare Drehmoment in Abhängigkeit der Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine gesteuert wird. The inventive solution consists of a method for controlling a clutch in the drive train of a hybrid drive of a motor vehicle, wherein an internal combustion engine is coupled via a coupling with a rotor shaft of an electric motor and the drive torque of the rotor shaft of the electric motor is removed, wherein for reducing torsional vibrations of the rotor shaft of the electric motor the torque which can be transmitted by the clutch to the rotor shaft is controlled as a function of the operating mode of the internal combustion engine.
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Zeichnungen. Furthermore, the explanation of an embodiment of the invention with reference to the drawings.
Bei der Kupplung K handelt es sich um eine elektromagnetisch oder hydraulisch schaltbare Kupplung üblicher Bauweise, insbesondere eine Lamellenkupplung. Über einen elektromagnetischen bzw. hydraulischen Aktuator können die durch Federmittel zusammengedrückten Lamellen gelöst und so die Drehmomentübertragung dosiert gesteuert werden. Insbesondere kann die Drehmomentübertragung vollständig bzw. weitestgehend gelöst werden. Im Zwischenbereich kann durch Einstellen eines Schlupfes das über die Kupplung weitergeleitete Drehmoment gesteuert werden, bspw. um mit der Verbrennungskraftmaschine VKM anzufahren. In the coupling K is an electromagnetically or hydraulically switchable coupling conventional construction, in particular a multi-plate clutch. About an electromagnetic or hydraulic actuator, the compressed by spring means lamellae can be solved and so the torque transmission can be controlled metered. In particular, the torque transmission can be completely or largely solved. In the intermediate area can by adjusting a slip the torque passed through the clutch can be controlled, for example, to start with the internal combustion engine VKM.
Wird die Kupplung geöffnet, so ist die Verbrennungskraftmaschine VKM von dem Elektromotor sowie dem nachgeschalteten Getriebe getrennt. Dies erfolgt, wenn das Fahrzeug im reinen Verbrennungskraftbetrieb steht. Bei vollständig gelöster Kupplung K kann das Fahrzeug auch je nach Leistungsauslegung des Elektromotors E – rein elektrisch angefahren werden. Auch im Fahrbetrieb kann durch Lösen der Kupplung K ein rein elektrisches Fahren erfolgen. If the clutch is opened, the internal combustion engine VKM is disconnected from the electric motor and the downstream transmission. This occurs when the vehicle is in pure combustion mode. When completely disengaged clutch K, the vehicle can also be driven depending on the performance of the electric motor E - purely electrically. Even when driving can be done by releasing the clutch K purely electric driving.
Soll im Verbrennungskraftbetrieb eine elektromotorische Unterstützung erfolgen, bspw. beim Beschleunigen, so wird der Elektromotor E entsprechend angesteuert. Die Kupplung K ist geschlossen, das Antriebsmoment des Verbrennungskraftmotors VKM wirkt über die Rotorwelle des Elektromotors E auf das Getriebe. If electromotive assistance is to be carried out in internal combustion mode, for example when accelerating, the electric motor E is activated accordingly. The clutch K is closed, the drive torque of the internal combustion engine VKM acts on the rotor via the rotor shaft of the electric motor E.
Während des Hochdrehens der Verbrennungskraftmaschine VKM entstehen drehzahl- und lastabhängig starke Drehschwingungen auf der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine VKM. Bei vollständig geschlossener Kupplung K werden diese Drehschwingungen über das Getriebe G auf die Räder der Antriebsachse AA weitergeleitet und sind so als Vibrationen im Fahrzeug spürbar. Weiterhin können diese Drehschwingungen auch Teile des Innen- und Außenaufbaues zu Schwingungen anregen, was den akustischen Fahrkomfort negativ beeinflusst. During the high rotation of the internal combustion engine VKM arise speed and load-dependent strong torsional vibrations on the output shaft of the internal combustion engine VKM. When the clutch K is completely closed, these torsional vibrations are transmitted via the gear G to the wheels of the drive axle AA and are thus perceptible as vibrations in the vehicle. Furthermore, these torsional vibrations can also excite parts of the inner and outer structure to vibrations, which adversely affects the acoustic ride comfort.
Wird während des Hochdrehens der Verbrennungskraftmaschine VKM die Kupplung K leicht geöffnet, so wird durch den entstehenden Schlupf das über die Kupplung weitergeleitete Drehmoment reduziert. Die Drehschwingungen der Verbrennungskraftmaschine werden über die nun leicht rutschende Kupplung reduziert übertragen, die Rotorwelle des Elektromotors, der die Antriebsleistung entnommen wird, läuft spürbar gleichförmiger bzw. schwingungsreduziert. In Abhängigkeit eines eingestellten Schlupfes an der Kupplung kann der Grad der Reduktion der Übertragung, Weiterleitung von Drehschwingungen reduziert werden. If the clutch K is slightly opened during the high-speed rotation of the internal combustion engine VKM, the resulting slip reduces the torque transmitted via the clutch. The torsional vibrations of the internal combustion engine are transmitted reduced via the now slightly slipping clutch, the rotor shaft of the electric motor, which is taken from the drive power, runs noticeably more uniform or reduced vibration. Depending on a set slip on the clutch, the degree of reduction of transmission, transmission of torsional vibrations can be reduced.
Wie in
Die Steuerung S vermag über ein Steuersignal die Momentenübertragung bzw. den Trennungsgrad der Kupplung K zu beeinflussen. Letztlich wird über die Steuerung S auch der Grad der elektromotorischen Unterstützung festgestellt bzw. gesteuert, wozu die Steuerung S mit dem Elektromotor E bzw. dessen Umrichter in Verbindung steht. The controller S is able to influence the torque transmission or the degree of separation of the clutch K via a control signal. Finally, the degree of electromotive assistance is also determined or controlled via the control S, for which purpose the controller S is in communication with the electric motor E or its converter.
Über die Steuerung S erfolgt in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine VKM eine Steuerung der Kupplung K unter Berücksichtigung bzw. entsprechender Beeinflussung des Betriebes des Elektromotors E. So wird beim Hochdrehen der Verbrennungskraftmaschine die Kupplung K in Abhängigkeit der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine leicht geöffnet, gleichzeitig erfolgt eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors E, so dass der durch den Schlupf in der Kupplung K sich ergebende Leistungsverlust sich nicht in einer vom Fahrer als negativ zu empfindenden Weise ausgeglichen wird. Insbesondere wird ein nicht dem Beschleunigen des Fahrzeuges entsprechendes Hochdrehen der Verbrennungskraftmaschine VKM vermieden. A control of the clutch K takes place in dependence on the operating state of the internal combustion engine VKM taking into account or corresponding influence on the operation of the electric motor E. Thus, when the internal combustion engine is turned up, the clutch K is slightly opened as a function of the rotational speed of the internal combustion engine corresponding control of the electric motor E, so that the result of the slip in the clutch K resulting power loss is not compensated in a sense to be negative by the driver. In particular, a non-accelerating of the vehicle corresponding high revving of the internal combustion engine VKM is avoided.
Die Steuerung berücksichtigt durch die bereits angegebenen Signale und vorzugsweise noch weitere Größen die Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine und die sich bei der jeweiligen Betriebsweise einstellenden Drehschwingungen. Entsprechend wird die Kupplung K zur Reduktion der sich ergebenden Drehschwingungen gesteuert und insbesondere der Elektromotor E zum vollständigen oder teilweisen Ausgleich des Schlupfbedingten Leistungsverlustes gesteuert. The controller takes into account by the already indicated signals and preferably other sizes, the operation of the internal combustion engine and adjusting the respective operating modes torsional vibrations. Accordingly, the clutch K is controlled to reduce the resulting torsional vibration and, in particular, the electric motor E is controlled to completely or partially compensate for the slip-related power loss.
Es sind dabei de folgend beschriebenen Steuerungsstrategien einzeln oder miteinander kombiniert anwendbar:
Beim Hochdrehen der Verbrennungskraftmaschine VKM wird die Kupplung K in einem unteren Drehzahlbereich zur Reduktion der Drehschwingungsübertragung gesteuert. Bevorzugt wird ein Drehzahlbereich, in welchem sich als besonders unangenehm empfundene Schwingungen einstellen, berücksichtigt und die Kupplung K entsprechend gesteuert. The control strategies described below are applicable individually or combined with one another:
When turning up the internal combustion engine VKM, the clutch K is controlled in a lower speed range to reduce the torsional vibration transmission. Preferably, a speed range in which adjust as perceived as particularly uncomfortable vibrations, considered and the clutch K controlled accordingly.
Beim Herunterdrehen der Verbrennungskraftmaschine VKM – Bremsvorgang – wird in dem oder den vorgesehenen Drehzahlbereichen keine oder nur eine reduzierte Schlupfsteuerung der Kupplung K vorgenommen. Dies erfolgt, da im Schubbetrieb des Fahrzeuges i. d. R. deutlich geringere Drehschwingungen der Verbrennungskraftmaschine VKM entstehen. Weiterhin wird dem Umstand Rechnung getragen, dass im Schubbetrieb, z.B. bei Bergabfahrten, die Wirkung der Motorbremse nicht bzw. nur unwesentlich geschwächt werden darf. When turning down the internal combustion engine VKM - braking operation - no or only a reduced slip control of the clutch K is made in the designated speed ranges or. This is done because in the overrun mode of the vehicle i. d. R. significantly lower torsional vibrations of the internal combustion engine VKM arise. Furthermore, the fact is taken into account that in overrun mode, e.g. when driving downhill, the effect of the engine brake may not be weakened or only insignificantly weakened.
Der Grad der Schlupfsteuerung der Kupplung K wird zusätzlich in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgenommen. So kann vorgesehen sein, die Schlupfsteuerung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit vorzunehmen, d.h. die Schlupfsteuerung bei einem Hochdrehvorgang der Verbrennungskraftmaschine VKM im unteren Drehzahlbereich wird bei einer niedrigen Fahrgeschwindigkeit anders vorgenommen als bei einer hohen Fahrgeschwindigkeit. The degree of slip control of the clutch K is additionally made as a function of the vehicle speed. Thus, it may be provided to make the slip control as a function of the speed, ie the slip control at a high rotation of the internal combustion engine VKM in the lower speed range is made differently at a low vehicle speed than at a high vehicle speed.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
-
- VKMVKM
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- KK
- Kupplung clutch
- EMEM
- Elektromotor electric motor
- GG
- Getriebe transmission
- SS
- Steuerung control
- AAAA
- Antriebsachse drive axle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 578356 A [0004] DE 578356 A [0004]
- DE 10148175 A1 [0005] DE 10148175 A1 [0005]
- DE 3121749 A1 [0006] DE 3121749 A1 [0006]
- DE 34041156 A1 [0007] DE 34041156 A1 [0007]
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