DE102015226309A1 - Method and control device for operating a drive train - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang mehrere Antriebsaggregate (1, 2), ein Getriebe (3) und einen Abtrieb (4) aufweist, wobei ein erstes Antriebsaggregat (1), nämlich ein Verbrennungsmotor, auf eine erste Getriebewelle (6) einwirkt, wobei ein zweites Antriebsaggregat (2), nämlich eine elektrische Maschine, auf eine zweite Getriebewelle (7) einwirkt, wobei das Getriebe (3) Schaltelemente (9) und ein Planetengetriebe (5) umfasst, wobei in mindestens einem Gang des Getriebes (3) dasselbe leistungsverzweigt betrieben wird. In mindestens einem Gang des Getriebes (3), in welchem dasselbe leistungsverzweigt betrieben wird, wird die elektrische Maschine (2) drehzahlgeregelt betrieben, nämlich derart, dass in einem Stützbetrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf Null oder annähernd Null geregelt wird, dass in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) in einer ersten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird, und dass in einem motorischen Betrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) in einer zweiten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird.A method for operating a drive train of a hybrid vehicle, wherein the drive train comprises a plurality of drive units (1, 2), a transmission (3) and an output (4), wherein a first drive unit (1), namely an internal combustion engine, on a first transmission shaft (6 ), wherein a second drive unit (2), namely an electric machine, acts on a second transmission shaft (7), wherein the transmission (3) switching elements (9) and a planetary gear (5), wherein in at least one gear of the transmission (3) the same power split is operated. In at least one gear of the transmission (3), in which the same power split is operated, the electric machine (2) is operated speed controlled, namely such that in a backup operation of the electric machine (2) the speed of the electric machine (2) to zero or is controlled approximately zero, that in a regenerative operation of the electric machine (2), the rotational speed of the electric machine (2) is controlled in a first direction of rotation to an amount greater than zero or greater than approximately zero, and that in a motorized operation of electric machine (2) the speed of the electric machine (2) is controlled in a second direction of rotation to an amount greater than zero or greater than approximately zero.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs. The invention relates to a method for operating a drive train of a hybrid vehicle. Furthermore, the invention relates to a control device for operating a drive train of a hybrid vehicle.
Antriebsstränge von Hybridfahrzeugen umfassen mehrere Antriebsaggregate, nämlich ein als Verbrennungsmotor ausgebildetes erstes Antriebsaggregat und ein als elektrische Maschine ausgebildetes zweites Antriebsaggregat, ein Getriebe und einen Abtrieb. Bei einem derartigen Antriebsstrang kann das erste Antriebsaggregat auf eine erste Getriebewelle des Getriebes und das zweite Antriebsaggregat auf eine zweite, andere Getriebewelle des Getriebes einwirken. Bei der ersten Getriebewelle, auf welche der Verbrennungsmotor wirkt, handelt es sich dann vorzugweise um eine Getriebeeingangswelle. Bei der zweiten Getriebewelle, auf welche die elektrische Maschine wirkt, handelt es sich dann vorzugweise um eine getriebeinterne Welle. Drive trains of hybrid vehicles comprise a plurality of drive units, namely a first drive unit designed as an internal combustion engine and a second drive unit embodied as an electric machine, a transmission and an output drive. In such a drive train, the first drive unit may act on a first transmission shaft of the transmission and the second drive unit on a second, other transmission shaft of the transmission. The first transmission shaft on which the internal combustion engine acts is then preferably a transmission input shaft. In the second gear shaft, which acts on the electric machine, it is then preferably an internal gear shaft.
Das Getriebe des Antriebsstrangs umfasst mehrere Schaltelemente, die als reibschlüssige Schaltelemente und/oder formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein können. Ferner umfasst das Getriebe des Antriebsstrangs ein Planetengetriebe. Bei aus der Praxis bekannten Getrieben wird in mehreren nicht-leistungsverzweigten Gängen des Getriebes das Getriebe unter Bereitstellung von Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine betrieben, wobei in mindestens einem Gang des Getriebes die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine aufgehoben wird. Dann, wenn das Getriebe unter Aufhebung der Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine betrieben wird, wird bei aus der Praxis bekannten Getrieben die elektrische Maschine typischerweise durch Schließen eines Schaltelements gehäusefest angebunden und festgebremst. Es ist dann kein hybrider Fahrbetrieb mehr möglich. Alternativ kann das Getriebe dann, wenn die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine aufgehoben wird, auch leistungsverzweigt betrieben werden, wobei dann die elektrische Maschine nicht gehäusefest angebunden wird sondern vielmehr die elektrische Maschine bei einer Drehzahl von Null eine Drehmomentabstützfunktion übernimmt. The transmission of the drive train comprises a plurality of switching elements, which may be designed as frictionally engaged shift elements and / or positive shift elements. Furthermore, the transmission of the drive train comprises a planetary gear. In known from practice transmissions the transmission is operated in several non-power-split gears of the transmission to provide speed equality between the engine and electric machine, wherein in at least one gear of the transmission, the speed equality between the engine and electric machine is canceled. Then, when the transmission is operated with cancellation of the rotational speed equality between the internal combustion engine and the electric machine, in the gearboxes known from practice, the electric machine is typically connected and locked to the housing by closing a switching element. It is then no hybrid driving more possible. Alternatively, if the rotational speed equality between the internal combustion engine and the electrical machine is canceled, the transmission can also be operated with power branching, in which case the electric machine is not fixed to the housing but rather the electric machine assumes a torque support function at a speed of zero.
Aus der
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit Hilfe derer ein erweiterter Betrieb des Antriebsstrangs möglich ist. On this basis, the invention is based on the object to provide a method for operating a drive train and a control device for carrying out the method by means of which an extended operation of the drive train is possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird in mindestens einem Gang des Getriebes, vorzugsweise in dem oder jedem Gang des Getriebes, in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die elektrische Maschine drehzahlgeregelt betrieben, nämlich derart, dass in einem Stützbetrieb der elektrischen Maschine die Drehzahl der elektrischen Maschine auf Null oder annähernd Null geregelt wird, dass in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine die Drehzahl der elektrischen Maschine in einer ersten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird, und dass in einem motorischen Betrieb der elektrischen Maschine die Drehzahl der elektrischen Maschine in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird. This object is achieved by a method according to
Eine Drehzahl von annähernd Null bedeutet, dass dieselbe maximal 2% von der Nenndrehzahl der elektrischen Maschine beträgt. Beträgt die Nenndrehzahl der elektrischen Maschine beispielsweise 11.000 Umdrehungen pro Minute, so ist eine Drehzahl von 220 Umdrehungen pro Minute als annähernd Null zu betrachten. Bevorzugt ist dabei eine Drehzahl von mindestens 50 Umdrehungen pro Minute als annähernd Null anzusehen, besonders bevorzugt eine Drehzahl von mindestens 20 Umdrehungen pro Minute. Bei einer Drehzahl von annähernd Null liegt die Drehzahl daher bevorzugt also im Drehzahlbereich 0 ± 50, bevorzugt 0 ± 20 Umdrehungen pro Minute, mit der Maßgabe dass der Betrag der Hälfte dieses Drehzahlbereichs maximal 2% der Nenndrehzahl der elektrischen Maschine ausmacht. A speed of approximately zero means that it is at most 2% of the rated speed of the electric machine. For example, if the rated speed of the electric machine is 11,000 revolutions per minute, then a speed of 220 revolutions per minute is considered to be approximately zero. A speed of at least 50 revolutions per minute is preferably to be regarded as approximately zero, particularly preferably a speed of at least 20 revolutions per minute. At a speed of approximately zero, the speed is therefore preferably in the speed range 0 ± 50, preferably 0 ± 20 revolutions per minute, with the proviso that the amount of half of this speed range is at most 2% of the rated speed of the electric machine.
Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, im leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes, also dann, wenn keine Drehzahlgleichheit zwischen elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor besteht und die elektrische Maschine nicht gehäusefest angebunden ist, den Arbeitsbereich der elektrischen Maschine und damit den Funktionsbereich des Getriebes zu erweitern. With the aid of the invention, it is possible to expand the working range of the electric machine and thus the functional range of the transmission in the power-split operation of the transmission, ie when there is no speed equality between the electric machine and the engine and the electric machine is not fixed to the housing.
So ist es im leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes erfindungsgemäß nicht nur möglich, die elektrische Maschine in einem Stützbetrieb zu betreiben, in welcher dieselbe bei einer Drehzahl von Null oder annähernd Null Moment abstützt, vielmehr kann durch eine gezielte Drehzahlregelung der Drehzahl der elektrischen Maschine auch ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine sowie ein motorischer Betrieb der elektrischen Maschine bereitgestellt werden, um entweder einen mit der elektrischen Maschine zusammenwirkenden elektrischen Energiespeicher stärker zu entladen oder stärker aufzuladen. Hierbei hängt die Drehzahl, auf die die elektrische Maschine im leistungsverzweigten Gang des Getriebes eingeregelt wird, insbesondere vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers und/oder vom Energiebedarf elektrischer Verbraucher und/oder vom Wirkungsgrad der Betriebspunkte von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine und/oder vom Fahrerwunsch ab. Thus, in the power-split operation of the transmission according to the invention not only possible to operate the electric machine in a support operation in which the same at a speed of zero or approximately zero torque is supported, but can by a targeted speed control of the speed of the electric machine and a generator Operation of the electric machine and a motorized operation of the electric machine can be provided to either more powerful discharge or more charging a cooperating with the electric machine electrical energy storage. In this case, the rotational speed to which the electric machine is regulated in the power-split gear of the transmission depends in particular on the state of charge of the electrical energy store and / or the energy requirement of electrical consumers and / or the efficiency of the operating points of the internal combustion engine and electrical machine and / or on the driver's request.
Nach einer ersten Weiterbildung erfolgt in dem oder jedem Gang des Getriebes, in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine stufenlos. Diese Ausgestaltung ist dann von Vorteil, um Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine rein leistungsbezogen jeweils in optimalen Betriebspunkten zu betreiben. According to a first development takes place in the or each gear of the transmission, in which the transmission is operated power split, the speed control of the electric machine continuously. This refinement is then of advantage in order to operate the internal combustion engine and electrical machine in a purely performance-related manner at optimum operating points.
Nach einer zweiten, bevorzugten Weiterbildung erfolgt in dem oder jedem Gang des Getriebes, in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine abgestuft. Vorzugsweise erfolgt bei der zweiten, bevorzugten Alternative die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine unter Bereitstellung virtueller Gänge auf steuerungsseitig vorgegebene Drehzahlverhältnisse zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine und der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Diese Weiterbildung der Erfindung ist zur Bereitstellung virtueller Gänge von Vorteil. Die virtuellen Gänge können stimmig in die Übersetzungsbereiche des Getriebes eingebettet werden. Da sich mit der einer Änderung der Drehzahl der elektrischen Maschine auch die Drehzahl des Verbrennungsmotors ändert, können bei der abgestuften Drehzahlregelung der elektrischen Maschine für den Fahrer als komfortabel empfundene, virtuelle Fahrstufen bereitgestellt werden. According to a second preferred development, the speed control of the electric machine is graded in the or each gear of the transmission in which the transmission is operated with power branching. Preferably, in the second, preferred alternative, the speed control of the electric machine to provide virtual gears on the control side predetermined speed ratios between the speed of the electric machine and the speed of the engine. This development of the invention is advantageous for providing virtual gears. The virtual gears can be harmoniously embedded in the gear ratios of the transmission. Since the speed of the internal combustion engine also changes with the change in the rotational speed of the electric machine, in the case of the stepped speed control of the electric machine, the driver can be provided with comfortably perceived, virtual driving steps.
Vorzugsweise wird in mehreren nicht-leistungsverzweigten Gängen des Getriebes das Planetengetriebe unter Bereitstellung von Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine vorzugsweise im Blockumlauf betreiben, wobei in dem oder jedem leistungsverzweigten Gang des Getriebes die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine, vorzugsweise der Blockumlauf des Planetengetriebes, aufgehoben wird. Hiermit können besonders vorteilhaft die leistungsverzweigten und nichtleistungsverzweigten Gänge des Getriebes bereitgestellt werden. Preferably, in several non-power-split gears of the transmission, the planetary gear preferably provide in block circulation to provide speed equality between the engine and electric machine, in the or each power-split gear of the transmission, the speed equality between the engine and electric machine, preferably the block circulation of the planetary gear canceled becomes. This makes it particularly advantageous to provide the power-split and non-power-split gears of the transmission.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ist in Anspruch 6 definiert. The control device according to the invention is defined in
Bevorzugte Weiterbildungen 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: Preferred developments emerge from the subclaims and the following description. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs.
Das Getriebe
Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim ersten Antriebsaggregat
Eine Getriebeausgangswelle
Gemäß
Zwischen das erste Antriebsaggregat
Die Trennkupplung
Bei dem Getriebe
In mehreren Gängen des Stufenautomatgetriebes besteht Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor
In mindestens einem Gang des Getriebes
Dann, wenn zum Aufheben des Blockumlaufs das Getriebe
Diese Drehzahlregelung der elektrischen Maschine
Hierdurch kann in solchen Gängen des Getriebes
Wird im Vergleich zum Stützbetrieb der elektrischen Maschine
Wird hingegen die Drehzahl der elektrischen Maschine
Durch Wahl der Drehrichtung der elektrischen Maschine
Wie oben bereits ausgeführt, wird den Gängen, in welchen Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor
Die oben beschriebene Drehzahlregelung der elektrischen Maschine
Bei der Drehzahlregelung im leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine
Die sich hierbei ausbildenden virtuellen Gänge bzw. virtuellen Fahrstufen können im leistungsverzweigten bzw. elektrisch leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes
Weitere Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
Gemäß
Im Sinne der Erfindung wird in Gängen des Getriebes
Im Stützbetrieb der elektrischen Maschine
Dann, wenn ausgehend von dem Stützbetrieb der elektrischen Maschine
Wird die Drehrichtung der elektrischen Maschine
Die Drehzahlverhältnisse zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors
Durch Anfahren dieser virtuellen Gänge über die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine
Wie bereits ausgeführt, stellt sich dann, wenn die Übersetzung des Verbrennungsmotors i-VM zwischen den Übersetzungsverhältnissen der Gänge G7 und G6 liegt, bei einem verbrennungsmotorischen Zugbetrieb ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine
Das Getriebe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- erstes Antriebsaggregat /Verbrennungsmotor first drive unit / internal combustion engine
- 2 2
- zweites Antriebsaggregat / elektrische Maschine second drive unit / electric machine
- 3 3
- Getriebe transmission
- 4 4
- Abtrieb output
- 5 5
- Planetengetriebe planetary gear
- 6 6
- erste Getriebewelle / Getriebeeingangswelle first transmission shaft / transmission input shaft
- 7 7
- zweite Getriebewelle second transmission shaft
- 8 8th
- Getriebeausgangswelle Transmission output shaft
- 9 9
- Schaltelement switching element
- 10 10
- Trennkupplung separating clutch
- 11 11
- Steuerungseinrichtung control device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012201377 A1 [0004] DE 102012201377 A1 [0004]
Claims (10)
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-
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-
2016
- 2016-11-22 WO PCT/EP2016/078436 patent/WO2017108304A1/en active Application Filing
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Also Published As
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