DE102015226413A1 - Hybridsystem zur Verwendung in einem Hybridfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Ein Hybridsystem für ein Hybridfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor (3), einen Elektromotor (5), eine Hybridtrennkupplung (4), die zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und dem Elektromotor (5) angeordnet ist, und ein Fliehkraftpendel (11) zum Ausgleichen von Drehmoment-Ungleichmäßigkeiten des Verbrennungsmotors (3), auf. Die Hybridtrennkupplung (4) nimmt während eines Startvorgangs des Verbrennungsmotors (3) bei betriebenen Elektromotor (5) einen schlupfenden Zustand ein.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Hybridsystem zur Verwendung in einem Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Verfahren zur Reduzierung von Geräuschen beim Wiederstart eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeuges, bei welchem das Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor angetrieben wird, wobei Drehmoment-Ungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors mittels eines Fliehkraftpendels ausgeglichen werden.
- Ein Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
WO 2010/028620 A1 - Insbesondere bei einem Starten bzw. Wiederstarten des Verbrennungsmotors aus dem elektrischen Fahren heraus, das heißt bei betriebenem Elektromotor, treten akustische Probleme auf, die von Massen des Fliehkraftpendels hervorgerufen werden und einen Fahrkomfort einschränken.
- Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridsystem zur Verwendung in einem Hybridfahrzeug zu schaffen, das Geräusche beim Starten bzw. Wiederstarten eines Verbrennungsmotors und damit verbundene akustische Probleme verringert.
- Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Genauer gesagt bewegt sich während eines Startens eines Verbrennungsmotors eine zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor angeordnete offene Hybridtrennkupplung in Richtung Schließen und nimmt einen schlupfenden Zustand ein. Dadurch können akustische Probleme, die durch Anschlagen von Fliehkraftpendelmassen während eines Startens bzw. Wiederstartens des Verbrennungsmotors entstehen, unterbunden werden. Da die Hybridtrennkupplung im schlupfenden Zustand ein Kupplungsmoment von >0 Nm aufweist, wird eine sekundäre Seite eines das Fliehkraftpendel tragenden Dämpfers beruhigt.
- Vorteilhaft erfolgt das Starten des Verbrennungsmotors durch einen Anlasser. Mittels dieses Anlassers kann der Verbrennungsmotor unabhängig von dem verbleibenden Hybridsystem gestartet werden, was vorzugsweise während des elektrischen Fahrens des Fahrzeugs mittels des Elektromotors, das heißt bei betriebenem Elektromotor erfolgen kann.
- Vorteilhafter sind der Anlasser und der Elektromotor getrennt voneinander vorgesehen sind.
- Vorteilhafter ist ein während des Schlupfens der Hybridtrennkupplung übertragendes Kupplungsmoment kleiner als ein durch den Anlasser zum Andrehen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors erforderliches Drehmoment. Dieses schlupfend angelegte Kupplungsmoment ist deutlich kleiner als Kupplungsmomente, die beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors mittels des Elektromotors über die Hybridtrennkupplung erforderlich sind.
- Vorteilhafter beträgt das während des Schlupfens der Hybridtrennkupplung übertragene Kupplungsmoment zwischen 10 und 50 Nm. Daher kann der Anlasser sicher einspuren, wobei die Kurbelwelle nicht durch den Elektromotor angedreht wird.
- Vorteilhafter nimmt die Hybridtrennkupplung vor dem ersten Zünden des Verbrennungsmotors den schlupfenden Zustand ein. Somit erfolgt das Beruhigen des Fliehkraftpendels bereits vor einem Andrehen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors.
- Vorteilhafter nimmt die Hybridtrennkupplung synchron zu einem Anlaufen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors den schlupfenden Zustand ein. Dadurch wird sichergestellt, dass das Kupplungsmoment, das von der Hybridtrennkupplung bereitgestellt wird, und das Drehmoment, welches die anlaufende Kurbelwelle aufweist, annähernd synchron verlaufen. Dadurch wird die sekundäre Seite des Dämpfers vor dem Starten des Verbrennungsmotors beruhigt.
- Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert:
- Es zeigt:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Hybridsystems bzw. -antriebs eines Hybridfahrzeugs, -
2 eine Darstellung zum Erläutern einer Funktionsweise des Hybridsystems in1 , -
3 eine Darstellung zum Erläutern der Funktionsweise des Hybridsystems in1 im Vergleich zu einem Hybridsystem im Stand der Technik, und -
4 eine detailliertere Darstellung eines Dämpfers in1 . -
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Hybridsystems eines Hybridfahrzeugs. - In
1 ist ein Hybridsystem bzw. Antriebstrang1 eines Hybridfahrzeugs dargestellt, bei welchem ein Dämpfer2 zwischen einem Verbrennungsmotor3 und einer Hybridtrennkupplung4 angeordnet ist und an die Hybridtrennkupplung4 ein Elektromotor5 anschließt. Der Elektromotor5 ist mit einer weiteren Kupplung6 verbunden, die mit einem Resttriebstrang7 verbunden ist. An dem Dämpfer2 ist eine Sekundärwelle, eine Zwischenwelle oder eine Scheibe8 angeordnet, die den Dämpfer2 mit der Hybridtrennkupplung4 verbindet. An den Elektromotor5 schließt sich ein Anfahrelement9 an, das eine Anfahrkupplung aufweist, die an den Resttriebstrang7 angebunden ist. - Im vorliegenden Fall ist der Dämpfer
2 vorzugsweise als ein Zweimassenschwungrad10 ausgebildet, welches mit einem Fliehkraftpendel11 kombiniert ist. Wie es in4 gezeigt ist, ist das Fliehkraftpendel11 an einer sekundären Masse12 des Zweimassenschwungrads10 befestigt. Es kann jedoch an beliebigen anderen Positionen in dem Antriebsstrang1 angeordnet sein. - Das Zweimassenschwungrad
10 befindet sich in einem direkten Drehmomentübertragungsweg des Antriebstrangs1 , d.h. in einem rotierenden Weg zwischen dem Verbrennungsmotor3 und einer Kupplungsscheibe8 bzw. Getriebeeingangswelle. Das Fliehkraftpendel11 gleicht dabei Drehmoment-Unförmigkeiten einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors3 bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors3 aus, da Massen des Fliehkraftpendels11 an dem Zweimassenschwungrad10 in einer Richtung pendeln, die entgegengesetzt zu einer Drehrichtung der Kurbelwelle ist. -
2 zeigt eine Darstellung zum Erläutern einer Funktionsweise des Hybridsystems in1 . - Es wird davon ausgegangen, dass sich das Hybridfahrzeug in einem elektrischen Betrieb befindet, das heißt, dass das Fahrzeug lediglich durch den Elektromotor
5 angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor3 befindet sich im Stillstand und die zwischen dem Verbrennungsmotor3 und dem Elektromotor5 angeordnete Hybridtrennkupplung4 ist geöffnet. Der Verbrennungsmotor3 wird mittels eines bekannten Anlassers13 gestartet. Um eine Geräuschbelästigung während eines Startens des Verbrennungsmotors3 durch ein Bewegen der Massen des Fliehkraftpendels11 zu unterdrücken, wird während des Startens des Verbrennungsmotors3 durch den Anlasser13 die Hybridtrennkupplung4 aus dem geöffneten Zustand in Richtung „Schließen“ bewegt und in einen schlupfenden Zustand gebracht. Dadurch wird ein Kupplungsmoment K durch die Hybridtrennkupplung4 auf den Verbrennungsmotor3 übertragen. Das Kupplungsmoment liegt vorzugsweise zwischen 10 und 50 Nm, noch bevorzugter zwischen 10 und 20 Nm, und wird vorzugsweise innerhalb von ungefähr 50 ms aufgebaut. - In
2 ist das zusätzliche Kupplungsmoment K der unteren Zeile 3) dargestellt. Zeile 2) zeigt darüber liegend den Kurbelwellenwinkel und die Zeile 1) zeigt die Drehzahl des startenden Verbrennungsmotors3 . Die Hybridtrennkupplung4 wird vor dem ersten Zünden des Verbrennungsmotors3 in den schlupfenden Zustand gebracht. Das von der schlupfenden Hybridtrennkupplung4 aufgebrachte zusätzliche Kupplungsmoment K hat keine Auswirkung auf das Starten des Verbrennungsmotors3 , trägt jedoch dazu bei, dass die Massen des Fliehkraftpendels11 durch dieses entgegenwirkende Kupplungsmoment K beruhigt werden, so dass eine Geräuschbelästigung während des Wiederstartes des Verbrennungsmotors3 unterbunden wird. Das schlupfend angelegte Kupplungsmoment K liegt dabei deutlich unter den Werten, die beim konventionellen Starten des Verbrennungsmotors3 mittels des Elektromotors5 über die Hybridtrennkupplung4 auftreten. Es ist erforderlich, dass dieses Kupplungsmoment K kleiner einem „Losbrechmoment“ der Kurbelwelle bleibt, damit der Anlasser13 die Kurbelwelle funktionsgerecht starten kann. -
3 zeigt eine Darstellung zum Erläutern der Funktionsweise des Hybridsystems in1 im Vergleich zu einem Hybridsystem im Stand der Technik. - In
3 ist das Hybridsystem in1 einem Hybridsystem mit einem konventionellen Starten des Verbrennungsmotors3 gegenübergestellt. Spalte A zeigt dabei das konventionelle Starten, während Spalte B die Funktionsweises des Hybridsystems in1 darstellt. In beiden Fällen sind eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (Spalten A und B, Zeile 1)), der Schwingungswinkel der Massen des Fliehkraftpendels (Spalten A und B, Zeile 2)) und die durch das Starten des Verbrennungsmotors3 induzierten Energieeinträge (Spalten A und B, Zeilen 3)) über der Zeit dargestellt. In Spalte B, Zeile 3) ist zusätzlich noch das Kupplungsmoment K dargestellt, welches beim Starten des Verbrennungsmotors3 durch die schlupfende Hybridtrennkupplung4 erzeugt wird. Im Fall der Spalte A treten bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors3 hohe Schwingungswinkel der Massen des Fliehkraftpendels11 auf, was zu hohen Energieeinträgen in den Antriebsstrang1 führt. Im Gegensatz dazu beruhigen sich die Ausschläge der Massen des Fliehkraftpendels11 im Fall der Spalte B, wenn das zusätzliche Kupplungsmoment K eingebracht wird. Durch dieses Kupplungsmoment K werden die Energieeinträge, die durch den verringerten Ausschlag der Massen des Fliehkraftpendels11 auftreten, verringert und wird somit eine Geräuschbelästigung während des Wiederstartens des Verbrennungsmotors3 unterbunden. -
4 zeigt eine detailliertere Darstellung eines Dämpfers in1 . - In
4 sind eine an der Kurbelwelle angeordnete primäre Schwungmasse bzw. Masse14 des Zweimassenschwungrads10 und die sekundäre Schwungmasse12 bzw. Masse des Zweimassenschwungrads10 dargestellt, welche mit der Kupplungsscheibe8 verbunden ist. An der ersten Schwungmasse14 greift die Verdrehung der Kurbelwelle an, während an der zweiten Schwungmasse12 das Kupplungsmoment K angreift. Da an der zweiten Schwungmasse12 das Fliehkraftpendel11 befestigt ist, wird durch dieses Angreifen der zweiten, mit der Hybridtrennkupplung4 verbundenen Schwungmasse12 das Fliehkraftpendel11 beruhigt. - Obgleich die vorliegende Erfindung vorhergehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen und Ausgestaltungen von ihr durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
- Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Zeichnung verwiesen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Dämpfer
- 3
- Verbrennungsmotor
- 4
- Hybridtrennkupplung
- 5
- Elektromotor
- 6
- Kupplung
- 7
- Resttriebstrang
- 8
- Kupplungsscheibe
- 9
- Anfahrelement
- 10
- Zweimassenschwungrad
- 11
- Fliehkraftpendel
- 12
- Sekundäre Masse des Zweimassenschwungrades
- 13
- Anlasser
- 14
- Primäre Masse des Zweimassenschwungrades
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2010/028620 A1 [0003]
Claims (7)
- Hybridsystem zur Verwendung in einem Hybridfahrzeug, wobei das Hybridsystem aufweist: einen Verbrennungsmotor (
3 ); einen Elektromotor (5 ); eine Hybridtrennkupplung (4 ), die zwischen dem Verbrennungsmotor (3 ) und dem Elektromotor (5 ) angeordnet ist; und ein Fliehkraftpendel (11 ) zum Ausgleichen von Drehmoment-Ungleichmäßigkeiten des Verbrennungsmotors (3 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridtrennkupplung (4 ) während eines Startvorgangs des Verbrennungsmotors (3 ) bei betriebenen Elektromotor (5 ) einen schlupfenden Zustand einnimmt. - Hybridsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anlasser (
13 ) zum Starten des Verbrennungsmotors (3 ). - Hybridsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasser (
13 ) und der Elektromotor (5 ) getrennt voneinander vorgesehen sind. - Hybridsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridtrennkupplung (
4 ) während des schlupfenden Zustands von dem Elektromotor (5 ) zu dem Verbrennungsmotor (3 ) ein Kupplungsmoment (K) überträgt, das kleiner als ein durch den Anlasser (13 ) zum Andrehen des Verbrennungsmotors (3 ) erforderliches Drehmoment ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das während des schlupfenden Zustands übertragene Kupplungsmoment (K) zwischen
10 und50 Nm beträgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridtrennkupplung (
4 ) während des Startvorgangs den schlupfenden Zustand vor einem ersten Zünden des Verbrennungsmotors (3 ) einnimmt. - Hybridsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridtrennkupplung (
4 ) während des Startvorgangs den schlupfenden Zustand synchron zu einem Anlaufen des Verbrennungsmotors (3 ) einnimmt.
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