DE102015217984A1

DE102015217984A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs

Info

Publication number: DE102015217984A1
Application number: DE102015217984.2A
Authority: DE
Inventors: Frank Karbach; Michael Richter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs (1) mit einem primären Antrieb (4), der über eine Kupplung (21) und ein Getriebe (20) antriebsmäßig mit mindestens einem angetriebenen Rad (2, 5) verbindbar ist, und mit einem sekundären Antrieb (10), der abtriebsseitig parallel zu dem primären Antrieb (4) antriebsmäßig mit dem mindestens einen angetriebenen Rad (2, 5) verbindbar ist, wobei durch die antriebsmäßigen Verbindungen ein Radmoment an das mindestens eine angetriebene Rad (2, 5) abgegeben werden kann. Um das Betriebsverhalten und/oder den Fahrkomfort des Hybridantriebsstrangs im realen Fahrbetrieb zu verbessern, wird bei einem Schaltvorgang das Radmoment teilweise von dem sekundären Antrieb (10) bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs mit einem primären Antrieb, der über eine Kupplung und ein Getriebe antriebsmäßig mit mindestens einem angetriebenen Rad verbindbar ist, und mit einem sekundären Antrieb, der abtriebsseitig parallel zu dem primären Antrieb antriebsmäßig mit dem mindestens einen angetriebenen Rad verbindbar ist, wobei durch die antriebsmäßigen Verbindungen ein Radmoment an das mindestens eine angetriebene Rad abgegeben werden kann.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 002 967 A1 ist ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein hydraulisch betriebener Energiewandler und ein mit brennbarem Gas betriebener Energiewandler zusammenwirken.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, das Betriebsverhalten und/oder den Fahrkomfort eines Hybridantriebsstrangs mit einem primären Antrieb, der über eine Kupplung und ein Getriebe antriebsmäßig mit mindestens einem angetriebenen Rad verbindbar ist, und mit einem sekundären Antrieb, der abtriebsseitig parallel zu dem primären Antrieb antriebsmäßig mit dem mindestens einen angetriebenen Rad verbindbar ist, wobei durch die antriebsmäßigen Verbindungen ein Radmoment an das mindestens eine angetriebene Rad abgegeben werden kann, im realen Fahrbetrieb zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs mit einem primären Antrieb, der über eine Kupplung und ein Getriebe antriebsmäßig mit mindestens einem angetriebenen Rad verbindbar ist, und mit einem sekundären Antrieb, der abtriebsseitig parallel zu dem primären Antrieb antriebsmäßig mit dem mindestens einen angetriebenen Rad verbindbar ist, wobei durch die antriebsmäßigen Verbindungen ein Radmoment an das mindestens eine angetriebene Rad abgegeben werden kann, dadurch gelöst, dass bei einem Schaltvorgang das Radmoment teilweise von dem sekundären Antrieb bereitgestellt wird. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein zugkraftunterbrechungsfreier Schaltvorgang realisiert werden. Bei dem Getriebe handelt es sich vorzugsweise um ein automatisiertes Getriebe. Die Kupplung wird ebenfalls automatisiert betätigt. Eine Ausgangswelle des Getriebes ist, zum Beispiel mit Hilfe eines Differenzials, antriebsmäßig mit vorzugsweise zwei angetriebenen Rädern verbunden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Radmoment bei dem Schaltvorgang vollständig von dem sekundären Antrieb bereitgestellt wird. Das liefert den Vorteil, dass unerwünschte Verluste an der Kupplung komplett entfallen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist. Mit dem Doppelkupplungsgetriebe ist es möglich, zugkraftunterbrechungsfrei von einem in einen anderen Gang zu schalten. Das wird insbesondere durch ein Verschleifen von zwei Teilkupplungen einer Doppelkupplung des Doppelkupplungsgetriebes ermöglicht. Während die eine Teilkupplung geöffnet wird, wird die andere Teilkupplung geschlossen. Somit wird zu jedem Zeitpunkt Antriebsmoment an das Rad übertragen. Das an das Rad übertragene Antriebsmoment wird auch als Radmoment bezeichnet. Nachteilig bei herkömmlichen Doppelkupplungsgetrieben ist, dass hohe Verluste in den Teilkupplungen entstehen. Dies wiederum führt zu einem erhöhten Kupplungsverschleiß und einem zusätzlichen Kraftstoffverbrauch. Wenn das Radmoment beim Schalten, insbesondere beim Kuppeln, zumindest teilweise von dem sekundären Antrieb bereitgestellt wird, können die unerwünschten Verluste an der Doppelkupplung beziehungsweise an den Teilkupplungen der Doppelkupplung, minimiert werden, ohne dabei auf die Funktion zugkraftunterbrechungsfreies Schalten verzichten zu müssen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem primären Antrieb bereitgestelltes Motormoment während eines Schaltvorgangs reduziert wird. Das von dem primären Antrieb bereitgestellte Motormoment wird während des Schaltvorgangs im Extremfall bis auf null reduziert. Das erforderliche Radmoment wird vorteilhaft durch den sekundären Antrieb bereitgestellt. Je weniger Last während dem Schaltvorgang über die Teilkupplungen der Doppelkupplung geht, desto geringer sind die Verluste.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Last, die von dem primären Antrieb über die Kupplung geht, während eines Schaltvorgangs minimiert wird. Dadurch können auf einfache Art und Weise die Verluste an der Kupplung gering gehalten werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb eine Brennkraftmaschine umfasst. Die Brennkraftmaschine wird auch als Verbrennungsmotor verzeichnet. Ein mit dem Hybridantriebsstrang ausgestattetes Kraftfahrzeug wird auch als Hybridfahrzeug bezeichnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb mindestens einen Hydrostaten umfasst, der abtriebsseitig parallel zu dem primären Antrieb antriebsmäßig mit dem mindestens einen angetriebenen Rad verbindbar ist. Der Hybridantriebsstrang mit dem Hydrostaten wird auch als Hydraulikhybridantriebsstrang bezeichnet. Bei dem Hydrostaten handelt es sich zum Beispiel um eine Hydraulikmaschine, wie eine Axialkolbenmaschine, die als Hydraulikmotor und/oder als Hydraulikpumpe betrieben werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrostat aus einem Pumpenbetrieb in einen Motorbetrieb überführt wird, wenn der Schaltvorgang während einer Generationsphase stattfindet. In einer Generationsphase wird zum Beispiel Bremsenergie über den als Hydraulikpumpe arbeitenden Hydrostaten in Hydraulikenergie umgewandelt, die vorteilhaft in einem entsprechenden hydraulischen Energiespeicher gespeichert wird. Im Motorbetrieb arbeitet der Hydrostat als Hydraulikmotor. Wenn der Hydrostat als Hydraulikmotor arbeitet, dann kann in dem hydraulischen Energiespeicher gespeicherte Hydraulikenergie verwendet werden, um den Hydrostaten anzutreiben. So kann bei einem Schaltvorgang auf einfache Art und Weise mit dem Hydrostaten ein gewünschtes Radmoment bereitgestellt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Das vorab beschriebene Verfahren wird mit Hilfe des Computerprogrammprodukts vorzugsweise automatisch ausgeführt, wenn ein mit dem Hybridantriebsstrang ausgestattetes Kraftfahrzeug in einem realen Betrieb gefahren wird.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät mit einem vorab beschriebenen Computerprogrammprodukt. Bei dem Steuergerät handelt es sich zum Beispiel um ein zentrales Steuergerät des Kraftfahrzeugs.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Hybridantriebsstrangs mit einem Doppelkupplungsgetriebe;
2 ein kartesisches Koordinatendiagramm bei einem Überblenden von zwei Teilkupplungen einer Doppelkupplung;
3 ein weiteres kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem bei einem Überblendvorgang auftretende Verluste an den Teilkupplungen veranschaulicht werden, und
4 ein weiteres kartesisches Koordinatendiagramm, mit dem Anteile von einem primären und einem sekundären Antrieb an einem bereitgestellten Radmoment für einen kupplungsverlustfreien und/oder zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang dargestellt sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein als Hydraulikhybridantriebsstrang ausgeführter Hybridantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit zwei angetriebenen Rädern 2, 5 vereinfacht dargestellt. Die angetriebenen Räder 2, 5 sind über ein Differenzial 3 an den Hydraulikhybridantriebsstrang 1 angebunden.
Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst einen primären Antrieb 4, der eine Brennkraftmaschine 6 aufweist, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Die angetriebenen Räder 2, 5 können alleine durch den primären Antrieb 4 angetrieben werden.
Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst des Weiteren einen sekundären Antrieb 10. Der sekundäre Antrieb 10 umfasst eine einzige Hydraulikmaschine 11, die auch als Hydrostat bezeichnet wird. Die Hydraulikmaschine 11 ist eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden. Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher oder ein Reservoir 14 mit Hydraulikmedium, das mit Niederdruck oder Umgebungsdruck beaufschlagt ist.
Ausgangsseitig ist die Hydraulikmaschine 11 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hochdruckspeicher 17 mit Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist.
Ein Getriebe 20 ist zwischen den primären Antrieb 4 und den sekundären Antrieb 10 geschaltet. Das Getriebe 20 ist als Doppelkupplungsgetriebe mit einer Kupplung 21 ausgeführt. Die Kupplung 21 ist als Doppelkupplung ausgeführt.
Von der Hydraulikmaschine 11 geht eine Welle 30 aus. Die Welle 30 ist unter Zwischenschaltung einer Kupplung 32 über eine Ausgangswelle 33 des Getriebes 20 mit dem Differenzial 3 gekoppelt.
Der sekundäre Antrieb 10 mit der Hydraulikmaschine 11 ist parallel zu dem primären Antrieb 4 mit der Brennkraftmaschine 6 angeordnet. Über die Kupplung 32 kann der sekundäre Antrieb 10 mit der Hydraulikmaschine 11 von dem Hydraulikhybridantriebsstrang 1 entkoppelt werden.
Bei einem Schaltvorgang kann der sekundäre Antrieb 10 mit dem Hydrostaten beziehungsweise der Hydraulikmaschine 11 mit Hilfe der Kupplung 32 auch gezielt mit der Ausgangswelle 33 gekoppelt werden, um das Radmoment bei dem Schaltvorgang teilweise oder vollständig bereitzustellen. Gleichzeitig wird das von dem primären Antrieb 4 mit der Brennkraftmaschine 6 bereitgestellte Motormoment während des Schaltvorgangs reduziert.
Im Extremfall wird das von dem primären Antrieb 4 mit dem Verbrennungsmotor 6 bereitgestellte Motormoment bis auf null reduziert. Je weniger Last während des Schaltvorgangs über die Kupplung 21 geht, desto geringer sind die Verluste beim Schaltvorgang.
In 2 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 41 und einer y-Achse 42 dargestellt. Auf der x-Achse 41 ist eine Zeit in Sekunden aufgetragen. Auf der y-Achse 42 sind Kupplungspositionen von zwei Teilkupplungen einer Doppelkupplung (21 in 1) zwischen einer offenen Kupplungsposition, die auch mit eins bezeichnet wird, und einer geschlossenen Kupplungsposition, die auch mit null bezeichnet wird, in die Dezimalschritten zwischen null und eins aufgetragen.
Eine Linie 44 zeigt eine sich schließende erste Teilkupplung. Eine Linie 45 zeigt eine sich öffnende zweite Kupplung. Die beiden Linien 44 und 45 zeigen ein typisches Überblenden der Teilkupplungen im Betrieb der Doppelkupplung.
In 3 sind in einem weiteren kartesischen Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 51 und einer y-Achse 52 Verluste dargestellt, die üblicherweise an den Teilkupplungen während eines Überblendvorgangs, wie er in 2 dargestellt ist, auftreten. Auf der x-Achse 51 ist eine Zeit in einer geeigneten Zeiteinheit aufgetragen. Auf der y-Achse 52 ist eine Verlustleistung in einer geeigneten Einheit aufgetragen.
Bei der Leistung handelt es sich um eine Verlustleistung. Durch eine Kurve 54 sind Verluste an der ersten Teilkupplung dargestellt. Durch eine Kurve 55 sind Verluste an der zweiten Teilkupplung dargestellt.
Übernimmt der sekundäre Antrieb (10 in 1) das Radmoment komplett, entfallen die Verluste (54, 55 in 3) komplett. Bei einer Momentenunterstützung durch den sekundären Antrieb 10 verringern sich zumindest die Verluste.
In 4 ist ein weiteres kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 61 und einer y-Achse 62 dargestellt. Auf der x-Achse 61 ist eine Zeit in einer geeigneten Zeiteinheit aufgetragen. Durch eine geschweifte Klammer 66 ist ein Schaltvorgang angedeutet.
Auf der y-Achse 62 ist ein jeweiliger Anteil am Radmoment in einer geeigneten Einheit aufgetragen. Durch einen Verlauf 64 ist der primäre Antrieb (4 in 1) angedeutet. Durch einen Verlauf 65 ist der sekundäre Antrieb (10 in 1) angedeutet.
In 4 sieht man, dass der Anteil am Radmoment durch den primären Antrieb 64 beim Schaltvorgang 66 bis auf null reduziert wird. Nach dem Schaltvorgang 66 wird der Anteil am Radmoment durch den primären Antrieb 64 wieder erhöht. Gleichzeitig wird der Anteil am Radmoment durch den sekundären Antrieb 65 beim Schaltvorgang 66 erhöht. Nach dem Schaltvorgang 66 wird der Anteil am Radmoment durch den sekundären Antrieb 65 wieder reduziert. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein kupplungsverlustfreier und/oder zugkraftunterbrechungsfreier Schaltvorgang 66 ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011002967 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs (1) mit einem primären Antrieb (4), der über eine Kupplung (21) und ein Getriebe (20) antriebsmäßig mit mindestens einem angetriebenen Rad (2, 5) verbindbar ist, und mit einem sekundären Antrieb (10), der abtriebsseitig parallel zu dem primären Antrieb (4) antriebsmäßig mit dem mindestens einen angetriebenen Rad (2, 5) verbindbar ist, wobei durch die antriebsmäßigen Verbindungen ein Radmoment an das mindestens eine angetriebene Rad (2, 5) abgegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang das Radmoment teilweise von dem sekundären Antrieb (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radmoment bei dem Schaltvorgang vollständig von dem sekundären Antrieb (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (20) als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem primären Antrieb (4) bereitgestelltes Motormoment während eines Schaltvorgangs reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Last, die von dem primären Antrieb (4) über die Kupplung (21) geht, während eines Schaltvorgangs minimiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb (4) eine Brennkraftmaschine (6) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb (10) mindestens einen Hydrostaten (11) umfasst, der abtriebsseitig parallel zu dem primären Antrieb (4) antriebsmäßig mit dem mindestens einen angetriebenen Rad (2, 5) verbindbar ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrostat (11) aus einem Pumpenbetrieb in einen Motorbetrieb überführt wird, wenn der Schaltvorgang während einer Generationsphase stattfindet.
Computerprogrammproduktmit einem Computerprogramm, das Stoftwaremittel zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
Steuergerät mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9.