DE102017201307A1 - Verfahren zum Betreiben eines P2-Hybridantriebsstrangs und P2-Hybridantriebsstrang - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines P2-Hybridantriebsstrangs und P2-Hybridantriebsstrang Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines P2-Hybdridantriebstrangs (A) beschrieben, der eine Startphase eines Verbrennungsmotors (VM) des P2-Hybdridantriebsstrangs (A) während der Fahrt betrifft. Der Verbrennungsmotor (VM) ist über eine erste Kupplung (K0) an eine Elektromotoreinheit (E) angeschlossen ist, welche wiederum über eine zweite Kupplung (K1) mit einem Abtrieb (AB) verbunden ist. Das Verfahren sieht folgendes vor: (i) Betreiben (a) der zweiten Kupplung (K1) mit einer vorgegebenen, ersten Drehmomentkapazität (K1D1); (ii) Verringern (b) der Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) auf eine zweite Drehmomentkapazität (K1D2) und Erhöhen (e) der Drehzahl (E.N) der Elektromotoreinheit (E) auf eine erste Drehzahl (EN1), die über einer abtriebsseitigen Drehzahl (N.A) liegt; und (iii) Starten des Verbrennungsmotors (VM) durch Erhöhen (c) der Drehmomentkapazität (K0.D) der ersten Kupplung (K0). Ferner wird ein entsprechender P2-Hybdridantriebsstrang (A) beschrieben.

Description

  • Hybridfahrzeuge umfassen ein elektromotorischen und einen verbrennungsmotorischen Antrieb, die einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden können, um ein Traktionsdrehmoment zu erzeugen. Insbesondere bei Modiübergängen, etwa beim Übergang vom elektrischen Fahren oder vom Segeln zu einem Antriebsmodus mit aktiven Verbrennungsmotor ergibt sich das Problem, dass zum einen Drehmoment zum Anlassen des Verbrennungsmotors erzeugt werden muss, und zum anderen ein unterstützendes oder beschleunigendes Drehmoment für die Traktion bereitgestellt werden muss, um das hierzu das Drehmoment des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht.
  • Es besteht die Aufgabe, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich auf einfache Weise ein Startvorgang eines Verbrennungsmotors eines Hybridantriebs während der Fahrt realisieren lässt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Ausführungsformen, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit der folgenden Beschreibung sowie den Figuren.
  • Die hier beschriebene Vorgehensweise geht von einem Antriebsstrang aus, bei dem eine Elektromotoreinheit über eine erste Kupplung mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und über eine zweite Kupplung mit dem Abtrieb verbunden ist. Im Stand kann so der Verbrennungsmotor von der Elektromotoreinheit gestartet werden, wobei die zum Abtrieb führende Kupplung geöffnet ist und die andere geschlossen ist. Vom Verbrennungsmotor kann Drehmoment zum Abtrieb übertragen werden, in dem beide Kupplungen geschlossen sind.
  • Während der Fahrt ist es jedoch vorteilhaft, ein Soll-Drehmoment an dem Abtrieb übertragen zu können, wenn der Verbrennungsmotor angelassen wird, um so zu vermeiden, dass eine Betriebsmodusänderung (hin zu einem aktiven Verbrennungsmotor) zu einem Ruckeln oder einem signifikanten Geschwindigkeitsverlust während des Fahrens führt.
  • Es wird daher vorgeschlagen, die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung (zwischen Elektromotoreinheit und Abtrieb) zu verringern, wenn ein (erhöhter) Drehmomentwunsch dies erfordert, etwa wenn ein Drehmomentwunsch abgegeben wird, der über einen Schwellenwert liegt. Ferner wird die Drehzahl der Elektromotoreinheit erhöht. Die Drehzahl wird erhöht, nachdem der Schritt des Verringerns der Drehmomentkapazität bereits begonnen hat, wenn der Schritt des Verringerns der Drehmomentkapazität beginnt, oder wenn die Drehmomentkapazität um einen vorgegebenen Mindestbetrag verringert wurde.
  • Die Drehzahl der Elektromotoreinheit wird hierbei auf eine erste Drehzahl erhöht, die über einer abtriebsseitigen Drehzahl liegt. Die abtriebsseitige Drehzahl ist diejenige, welche an den Verbindungspunkt zwischen der zweiten Kupplung und dem Abtrieb herrscht. Zum einen ermöglicht das Verringern der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung, dass die Drehzahl erhöht wird. Zum anderen dient das Erhöhen der Drehzahl dazu, kinetische Energie in der Elektromotoreinheit aufzubauen in Form von rotatorischer Bewegungsenergie. Mit anderen Worten wird durch Öffnen der zweiten Kupplung der Elektromotoreinheit die Möglichkeit gegeben, kinetische Energie aufzubauen und in den rotierenden Teilen der Elektromotoreinheit (bzw. auch von Kupplungselementen) zu speichern. Um den Verbrennungsmotor zu starten, wird die erste Kupplung geschlossen. Mit anderen Worten wird die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung erhöht. Dadurch kann die in der Elektromotoreinheit gespeicherte kinetische Energie an den Verbrennungsmotor übertragen werden, um diesen zu starten. Neben der Energie, die in der Elektromotoreinheit gespeichert wurde (während die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung verringert war), kann die Elektromotoreinheit zusätzlich Drehmoment erzeugen, um so in Summe den Verbrennungsmotor ein ausreichendes Startdrehmoment zur Verfügung zu stellen. Mit anderen Worten wird zunächst die Verbindung zwischen der Elektromotoreinheit und dem Abtrieb (mittels der zweiten Kupplung) geschwächt und die Drehzahl der Verbrennungsmotoreinheit wird erhöht. Daraufhin wird die bislang offene Verbindung zwischen Elektromotoreinheit und Verbrennungsmotor hergestellt, wodurch der Verbrennungsmotor angelassen wird. Von dem Elektromotor wird beim Herstellen der Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotoreinheit die in der Elektromotoreinheit gespeicherte (kinetische) Energie übertragen, und es wird ferner ein momentan erzeugtes Drehmoment von der Elektromotoreinheit an den Verbrennungsmotor übertragen.
  • Somit wird der Verbrennungsmotor gestartet, indem die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung erhöht wird bzw. die erste Kupplung geschlossen wird. Während dem Starten wird von der Elektromotoreinheit zum Einen elektrische Energie in kinetische Energie gewandelt, um diese an den Verbrennungsmotor zu übertragen, und zum Anderen wird die in dem Elektromotor gespeicherte kinetische Energie an den Verbrennungsmotor übertragen. Dies kann als Zwischenspeicher an kinetischer Energie in der Elektromotoreinheit (und den damit verbundenen, rotierenden Elementen) angesehen werden. Das Zwischenspeichern beginnt mit dem Öffnen der zweiten Kupplung beziehungsweise wenn die zweite Kupplung einen bestimmten Öffnungsgrad (entsprechend einer Drehmomentkapazität, die einen – beginnenden – Schlupf in der zweiten Kupplung zulässt) und beginnt insbesondere mit dem Erhöhen der Drehzahl der Elektromotoreinheit. Dieses Erhöhen der Drehzahl bzw. des Schlupfs (ausgehend von null) entspricht dem Speichervorgang. Das Erhöhen wird hervorgerufen durch Öffnen der zweiten Kupplung bzw. durch Verringern der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung. Beim Starten wird die zwischengespeicherte Energie an dem Verbrennungsmotor zu dessen Start übertragen, indem die erste Kupplung geschlossen wird (bzw. dessen Drehmomentkapazität erhöht wird), während gleichzeitig von der Elektromotoreinheit Drehmoment erzeugt wird. Das Drehmoment, welches sich aus der vorangehend gespeicherten Energie ergibt, addiert sich beim Start zu dem aktuell erzeugten Drehmoment und ergibt ein Startdrehmoment, das ausreichend ist, um den Verbrennungsmotor zu starten.
  • Dies ermöglicht einen Start des Verbrennungsmotors mit einem Drehmoment, das über den aktuell erzeugten Drehmoment der Elektromotoreinheit liegt, da während dem Starten zusätzlich die kinetische Energie der Elektromotoreinheit auf den Verbrennungsmotor zu dessen Start übertragen wird, welche vorangehend (durch Erhöhen der Drehzahl) in der Elektromotoreinheit gespeichert wurde. Die Elektromotoreinheit kann so mit einem geringerem Startdrehmoment ausgestattet werden, da beim Start die gespeicherte kinetische Energie hinzukommt. Zudem wird der Start bei einer höheren Drehzahl der Elektromotoreinheit ausgeführt, als die abtriebsseitige Drehzahl, wobei abhängig vom Kennlinienfeld der Elektromotoreinheit, dadurch eine bessere Startleistung ermöglicht werden kann.
  • Wie erwähnt wird ein Verfahren zum Betreiben eines P2-Hybridantriebsstrangs beschrieben. Das Verfahren betrifft die Startphase eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs während der Fahrt. Der Hybridantriebsstrang, der betrieben wird, umfasst den Verbrennungsmotor, eine erste Kupplung, eine zweite Kupplung und ein Abtrieb. Über die erste Kupplung ist der Verbrennungsmotor mit der Elektromotoreinheit verbunden, und über die zweite Kupplung ist die Elektromotoreinheit mit einem Abtrieb verbunden. Der Abtrieb wird insbesondere ein Getriebe umfassen. Zunächst wird die zweite Kupplung mit einer vorgegebenen, ersten Drehmomentkapazität betrieben. Diese entspricht beispielsweise einer vollständig geschlossenen zweiten Kupplung. Die zweite Kupplung wird mit der ersten Drehmomentkapazität betrieben während einer Segelphase oder während einer Phase des elektrischen Fahrens. Während der Segelphase erzeugt die Elektromotoreinheit keine Traktionsleistung oder eine Traktionsleistung, die nicht mehr als 5 oder 10 % der Nennleistung beträgt (etwa zum Halten einer Geschwindigkeitsreduktionsrate unter einem vorgegebenen Niveau). Insbesondere wenn eine Drehzahlanforderung erhöht wird, etwa wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt, dann kann erfasst werden, ob es erforderlich ist, den Verbrennungsmotor zuzuschalten. Ist dies der Fall, dann kann das Startverfahren wie hier beschrieben durchgeführt werden. Die Anforderung, den Verbrennungsmotor zu starten bzw. zuzuschalten kann auch ausgelöst werden durch eine Fahrzustandsteuerung. Diese kann beispielsweise die Anforderung auslösen, wenn ein Ladevorgang der Batterie gestartet werden soll, etwa wenn der Ladezustand eine untere Grenze unterschreitet oder wenn eine Prädiktion, die anhand einer vorausliegenden Verkehrs- oder Straßen- oder Wetterkondition ermittelt, dass die Batterie geladen werden sollte (etwa zur energieeffizienten Fahrt bis zu einem Ziel oder aus Sicherheitsgründen).
  • Die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung wird (zu Beginn des Startverfahrens) verringert. Die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung kann vor oder zu Beginn des Startverfahrens eine erste Drehmomentkapazität haben, insbesondere eine Drehmomentkapazität entsprechend einer vollständigen Schließung der Kupplung bzw. entsprechend einer maximalen Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung. Die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung kann insbesondere auf eine zweite Drehmomentkapazität verringert werden. Diese ist vorzugsweise geringer als die erste Kapazität. Dies entspricht einem Öffnen der zweiten Kupplung.
  • Zudem wird (zeitlich überschneidend oder gleichzeitig) die Drehzahl der Elektromotoreinheit erhöht, insbesondere über eine abtriebsseitige Drehzahl hinaus. Die Drehzahl kann auf eine erste Drehzahl erhöht werden, die über der abtriebsseitigen Drehzahl liegt. Der Wert, auf dem die Drehzahl der Elektromotoreinheit erhöht wird, liegt über der abtriebsseitigen Drehzahl, die insbesondere zu Beginn des Verringerns der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung vorlag, oder die während dem Erfassen der erhöhten Drehmomentanforderung vorlag. Nachdem die Drehzahl der Elektromotoreinheit erhöht wurde, wird die erste Kupplung geschlossen bzw. die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung erhöht. Dadurch wird Drehmoment von der Elektromotoreinheit an den Verbrennungsmotor übertragen. Während dem Starten des Verbrennungsmotors erzeugt die Elektromotoreinheit durch Wandeln elektrischer Energie ein Drehmoment, und gibt zudem als Rotationsenergie gespeicherte kinetische Energie an den Verbrennungsmotor (während des Starts) ab. Während mit der ersten Kupplung das zu übertragende Startdrehmoment für den Verbrennungsmotor geregelt werden kann, kann über die zweite Kupplung das Drehmoment definiert werden, welches an dem Abtrieb abgegeben wird. Dies ist vorzugsweise konstant. Das über die zweite Kupplung übertragene Drehmoment wird vorzugsweise erst dann gemäß der Drehmomentanforderung gesteuert, wenn der Startvorgang des Verbrennungsmotors erfolgreich ausgeführt wurde (und zumindest ein Mindestdrehmoment erzeugt).
  • Ferner kann die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung und gegebenenfalls auch die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung erhöht werden, wenn der Verbrennungsmotor eine Drehzahl aufweist, die größer als eine vorgegebene Schwellenwertdrehzahl ist. Nach einem erfolgreichen Start des Verbrennungsmotors werden somit die Drehmomentkapazitäten der ersten und/oder zweiten Kupplung erhöht. Insbesondere wird die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung erhöht, wenn der Verbrennungsmotor aktiv ist bzw. eine Drehzahl aufweist, die größer als eine vorgegebene Schwellendrehzahl ist und/oder wenn der Verbrennungsmotor ein Drehmoment erzeugt oder erzeugen kann, das über einen vorbestimmten Schwellenwert liegt. Mit anderen Worten werden die beiden Kupplungen geschlossen, wenn der Verbrennungsmotor stabil arbeitet bzw. Drehmoment erzeugt. Die Drehmomentkapazitäten der ersten oder zweiten Kupplung werden insbesondere auf ein Nenn-Maximum der jeweiligen Kupplung erhöht (etwa bedingt durch deren Aufbau und Auslegung), wenn der Startvorgang abgeschlossen ist bzw. die Schwellendrehzahl erreicht wurde.
  • Die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung, die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung und/oder die Drehzahl der Elektromotoreinheit (oder auch deren Drehmoment bzw. deren Leistung) kann als Stellgröße einer Regelung eingestellt werden. Diese Regelung sieht vor, dass beispielsweise die abtriebsseitige Drehzahl möglichst konstant ist oder möglichst wenig von einer (zeitlich veränderlichen) Drehzahl-Vorgabe abweicht. Die genannten Stellgrößen werden insbesondere nach Beginn des Verringerns der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung wie erwähnt eingestellt, vorzugsweise bis die zweite Kupplung, die erste Kupplung und vorzugsweise beide Kupplungen geschlossen sind bzw. eine maximale Drehmomentkapazität erreicht wurde. Damit ist die Startphase beendet. Nach abgeschlossener Startphase kann die Regelung beendet sein oder ein andere Regelungsziel aufweisen, etwa die möglichst genaue Verfolgung einer Beschleunigungsvorgabe oder einer Geschwindigkeitsvorgabe, oder die Regelung kann andere Stellgrößen verwenden, etwa die Leistung, Drehzahl oder das Drehmoment der elektrischen Maschine und/oder des Verbrennungsmotors.
  • Eine weitere Möglichkeit ist es, dass die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung, die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung und/oder die Drehzahl der Elektromotoreinheit (bzw. deren Leistung oder Drehmoment) als Stellgröße eine Regelung eingestellt werden, deren Regelungsziel ein möglichst konstantes Drehmoment am Abtrieb ist. Alternativ kann das Regelungsziel darin bestehen, dass eine Abweichung gegenüber einem Soll-Drehmoment möglichst gering gehalten wird. Dies betrifft insbesondere die Zeit, nachdem die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung verringert wird (d. h. Beginn der Startphase) und kann insbesondere bis zum vollständigen Schließen der zweiten Kupplung und/oder der ersten Kupplung andauern. Anstatt oder in Kombination mit der Drehzahl kann das Drehmoment der Elektromotoreinheit, der Regelungsstrom der Elektromotoreinheit, die Leistung der Elektromotoreinheit und/oder andere Betriebsparameter der Elektromotoreinheit als Stellgröße eingestellt werden. Das vorangehend genannte bezieht sich insbesondere nur auf die Startphase oder nur auf einen Abschnitt hiervon, nicht aber auf einen Betrieb nach der Startphase bzw. nicht auf einen Zeitabschnitt nach vollständigem Schließen der ersten (und der zweiten) Kupplung.
  • Mit anderen Worten wird insbesondere das abtriebsseitige Drehmoment gemäß der Drehmomentvorgabe eingestellt (die konstant sein kann). Hierbei werden insbesondere die Drehzahlen bzw. Drehmomente des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromotoreinheit berücksichtigt, wobei insbesondere die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung (zwischen Elektromotoreinheit und Abtrieb) eingestellt wird, um dieses Ziel zu erreichen. Wie erwähnt betrifft dies die Startphase.
  • Ein weiterer Aspekt ist es, dass vor dem Erhöhen der Drehzahl der Elektromotoreinheit (d. h. vor dem Aufbau gespeicherter kinetischer Energie) der Verbrennungsmotor abgekoppelt ist. Mit anderen Worten wird die erste Kupplung mit einer Drehmomentkapazität gleich Null oder unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes betrieben. Der Schwellenwert kann beispielsweise nicht mehr als 5 oder 10 % des Maximalwerts der ersten Kupplung betragen. Daher ist die erste Kupplung offen, bis der Startvorgang bzw. die Übertragung von dem Drehmoment an die dem Verbrennungsmotor beginnt. Dies betrifft insbesondere die Zeit, während der die zweite Kupplung geöffnet wird bzw. die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung verringert wird. Ferner betrifft dies die Zeit, während der die zweite Kupplung geöffnet ist bzw. die Drehmomentkapazität aufweist, auf die die Drehmomentkapazität anfangs verringert wurde. Es kann vorgesehen sein, dass vorab (insbesondere vor dem Erhöhen der Drehzahl) die Momentenkapazität auf einen Wert abgesenkt wird, der einer Schwelle zu einem beginnenden Schlupf entspricht, wobei der Wert vorzugsweise um eine Sicherheitsmarge größer als die genannte Schwelle ist. Die erste Drehmomentkapazität kann diesem Wert entsprechen. Dadurch kann zu Beginn der Startphase (also nach dem vorangehend beschriebenen Absenken) die Momententkapazität schnell auf die zweite Drehmomentkapazität verringert werden.
  • Nachdem anfangs die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung verringert wird (während die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung im Wesentlichen Null ist) kann (zusätzliche) kinetische Energie in der Elektromotoreinheit gespeichert werden. Hierbei wird die Drehzahl der Elektromotoreinheit erhöht. Insbesondere wird diese erhöht, indem die Leistung, die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Erregung der Elektromotoreinheit erhöht wird. Dies kann insbesondere durchgeführt werden durch Steuern der Elektromotoreinheit über einen Inverter. Mittels des Inverters wird die Drehzahl, die Leistung und/oder das Drehmoment umgesetzt. Vorzugsweise wird die Drehzahl erhöht, während gleichzeitig das Drehmoment erhöht wird. Insbesondere wird die Leistung erhöht. Dadurch kann (trotz ggf. verbleibenden Drehmoment, das über die zweite Kupplung an den Abtrieb übertragen wird) die Drehzahl der Elektromotoreinheit und somit die darin gespeicherte kinetische Energie erhöht werden. Es wird somit gezielt ein Schlupf in der ersten und/oder in der zweiten Kupplung erzeugt, um die Elektromotoreinheit mit einer Drehzahl zu betreiben, die größer ist als die abtriebsseitige Drehzahl (und größer ist als die Drehzahl des Verbrennungsmotors).
  • Vorzugsweise bleibt der Abtrieb von der Elektromotoreinheit abgekoppelt, bis die Elektromotoreinheit die gewünschte (erste) Drehzahl erreicht hat, oder bis der Verbrennungsmotor eine Schwellenwertdrehzahl erreicht hat (oder bis der Verbrennungsmotor einen Schwellenwertdrehmoment erreicht hat). Mit anderen Worten wird nach dem Verringern der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung auf die zweite Drehmomentkapazität die zweite Kupplung zumindest solange mit dieser zweiten Drehmomentkapazität oder einer geringeren Drehmomentkapazität betrieben, bis die Drehzahl der Elektromotoreinheit die gewünschte erste Drehzahl erreicht hat bzw. bis die Elektromotoreinheit einen zusätzlichen Betrag kinetischer Energie aufgenommen hat.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erhöhen der Drehmomentkapazität der ersten Kupplung beginnt, bevor die Elektromotoreinheit die erste Drehzahl erreicht hat. Dadurch kann trotz einer gewissen Trägheit der Ansteuerung der ersten Kupplung eine relativ schnelle Startphase erreicht werden.
  • Beim Starten des Verbrennungsmotors bzw. beim Schließen der ersten Kupplung (bzw. der Erhöhung der Drehmomentkapazität) ist das Drehmoment, welches an dem Verbrennungsmotor übertragen wird, vorzugsweise größer als ein Mindeststartmoment des Verbrennungsmotors. Dadurch wird bei sich schließender, erster Kupplung das Mindeststartmoment des Verbrennungsmotors überwunden, um so den Verbrennungsmotor erfolgreich starten zu können. Das Drehmoment, das in der Elektromotoreinheit beim Starten erzeugt wird (d. h. das Momentandrehmoment) kann kleiner als das Mindeststartmoment des Verbrennungsmotors sein. Um das Mindeststartmoment zu erreichen oder zu übertreffen, wurde vorangehend die Drehzahl der Elektromotoreinheit über die abtriebsseitige Drehzahl hinaus erhöht, so dass die dadurch in der Elektromotoreinheit aufgebaute kinetische Energie beim Starten des Verbrennungsmotors (d. h. beim Schließen der ersten Kupplung) zusätzlich zum erzeugten Momentandrehmoment ein Drehmoment an den Verbrennungsmotor übertragen wird. Auf diese Weise kann die Elektromotoreinheit mit einem geringeren Motor-Maximaldrehoment ausgelegt werden, da wie bereits erwähnt die durch die erhöhte Drehzahl in der Elektromotoreinheit gespeicherte kinetische Energie zusätzlich beim Starten des Verbrennungsmotors unterstützt. In Summe ist somit das momentan erzeugte Drehmoment und das Drehmoment, dass sich durch Abruf der kinetischen Energie aus der Elektromotoreinheit ergibt, ausreichend oder größer als das erforderliche Startdrehmoment des Verbrennungsmotors.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die die Elektromotoreinheit mehr Drehmoment liefern kann als Mindeststartmoment des Verbrennungsmotors, insbesondere dann, wenn ein Teil des Drehmoments der Elektromotoreinheit durch die zweite Kupplung hindurch in den Abtrieb geleitet wird. Dies ist dann der Fall, wenn die zweiten Kupplung geschlossen wird (d.h. deren Drehmomentkapazität erhöht wird), oder mit dem Schließen begonnen wird, wenn der Startvorgang noch nicht abgeschlossen ist und Drehmoment über die erste Kupplung an den Verbrennungsmotor übertragen wird. In diesem Fall treibt die Elektromotoreinheit sowohl den Abtrieb als auch den Verbrennungsmotor an und abhängig von der Summe des von der Elektromotoreinheit abgegebenen Drehmoments kann die das von der Elektromotoreinheit auch größer als das Mindeststartmoment des Verbrennungsmotors sein.
  • Die erste Drehzahl der Elektromotoreinheit, auf die die Elektromotoreinheit (nach dem Verringern der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung) beschleunigt wird, stellt das Maximum der Drehzahl der Elektromotoreinheit für ein Zeitintervall dar. Das Zeitintervall beginnt mit dem Verringern der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung, insbesondere mit dem Start des Verringerns. Das Zeitintervall erstreckt sich bis zu einem Zeitpunkt, an welchem die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung und die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung maximal ist. Das heißt, dass sich das Zeitintervall bis zu dem Zeitpunkt des vollständigen Schließens der ersten und der zweiten Kupplung erstrecken kann. Alternativ kann das Zeitintervall bis zu einem Zeitpunkt reichen, an welchem die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine vorgegebene Schwellenwertdrehzahl erreicht hat, oder bis zu einem Zeitpunkt, an dem der Verbrennungsmotor beginnt, ein Drehmoment zu erzeugen. Mit anderen Worten kann das Zeitintervall bis zu einem Zeitpunkt erstrecken, an dem der Verbrennungsmotor erfolgreich gestartet wurde.
  • Der Begriff „Verringern einer Drehmomentkapazität“ entspricht dem Öffnen einer Kupplung. Der Begriff „Erhöhen einer Drehmomentkapazität“ entspricht dem Schließen einer Kupplung. Die Drehmomentkapazität entspricht dem Drehmoment, das maximal über die Kupplung übertragen werden kann. Die hier erwähnten Kupplungen sind steuerbar, wobei insbesondere die Stellung von Kupplungselementen zueinander definiert, ob diese offen oder geschlossen sind bzw. wie hoch die Drehmomentkapazität ist. Der Drehmomentkapazität kann somit direkt ein Öffnungszustand der Kupplung zugeordnet werden.
  • Es wird ferner ein P2-Hybridantriebsstrang beschrieben. Dieser weist einen Verbrennungsmotor, eine erste Kupplung, eine zweite Kupplung, eine Elektromotoreinheit und einen Abtrieb auf. Diese Elemente entsprechen den Komponenten, die im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens verwendet werden. Die Elektromotoreinheit umfasst insbesondere eine elektrische Maschine. Die Elektromotoreinheit kann als Motor und/oder als Generator betrieben werden, wobei der Begriff „Elektromotoreinheit“ und der Begriff „elektrische Maschineneinheit“ synonym verwendet werden können. Wie erwähnt dient die Elektromotoreinheit zum einen zum Antrieb und zum anderen zum Start des Verbrennungsmotors, so dass der Elektromotoreinheit auch eine Startfunktion zugeschrieben wird.
  • Die Elektromotoreinheit kann insbesondere ein Getriebe umfassen, beispielsweise ein Riemengetriebe. Eine erste Riemenscheibe des Getriebes kann fest mit der Welle der elektrischen Maschine verbunden sein, während eine zweite Riemenscheibe auf einer weiteren Welle sitzt. Diese weitere Welle kann direkt mit den beiden Kupplungen verbunden sein. Neben der elektrischen Maschine können auch weitere Komponenten mit dem elektrischen Antrieb verbunden sein, insbesondere über das gleiche Riemengetriebe. Beispielsweise kann ein Klimakompressor mit dem elektrischen Antrieb verbunden sein. Die elektrische Maschine wird von einem Inverter angetrieben, der von einer Batterie gespeist wird. Zwischen der elektrischen Maschine und dem Riemengetriebe kann ein weiteres (Zahnrad)-Getriebe vorgesehen sein, etwa um eine Drehzahl anzupassen. Die elektrische Maschine ist insbesondere eine Asynchronmaschine, kann jedoch eine fremderregte Maschine sein, etwa eine Synchronmaschine. Zudem kann eine permanent erregte elektrische Maschine als elektrische Maschine in der Elektromotoreinheit vorgesehen sein.
  • Die Kupplungen sind steuerbare Kupplungen, d. h. Kupplungen, deren Öffnungsgrad bzw. deren Drehmomentkapazität über einen Steuereingang eingestellt werden kann. Die Kupplungen sind insbesondere Reibkupplungen.
  • Es kann mindestens eine Steuerung vorgesehen sein, die ansteuernd mit der ersten Kupplung, der zweiten Kupplung und der Elektromotoreinheit verbunden ist. Zudem kann die mindestens eine Steuerung mit dem Verbrennungsmotor ansteuernd verbunden sein. Die mindestens eine Steuerung ist eingerichtet, das vorangehend beschriebene Verfahren auszuführen, indem die betreffenden Komponenten entsprechend angesteuert werden. Insbesondere ist die Steuerung eingerichtet, eine Drehmomentanforderung zu erhalten. Hierzu kann die Steuerung einen Eingang aufweisen. Ferner kann die mindestens eine Steuerung mindestens einen Ausgang aufweisen, der mit einem Eingang der betreffenden Komponente verbunden ist, um die Steuerung in die Lage zu versetzen, die betreffende Komponente anzusteuern. Die Steuerung ist insbesondere eingerichtet, nach Erhalt oder Erhöhung einer Drehmomentenanforderung die zweite Kupplung zu öffnen (durch Ansteuerung) und gleichzeitig die Drehzahl der Elektromotoreinheit zu erhöhen (ebenso durch Ansteuerung), beispielsweise durch Erhöhen des Drehmoments, des Stroms, der Spannung oder der Leistung, mit der die Elektromotoreinheit angesteuert wird. Insbesondere kann die Steuerung auf den Inverter wirken, der die elektrische Maschine versorgt. Anstatt eines Inverters kann auch ein anderes Steuerglied für die elektrische Maschine vorgesehen sein.
  • Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, die ansteuernd mit beiden Kupplungen verbunden ist, wobei eine zweite Steuerung zumindest die Elektromotoreinheit und die ggf. auch den Verbrennungsmotor ansteuert. Schließlich kann eine dritte Steuerung vorgesehen sein, die den ersten beiden Steuerungen übergeordnet ist, um diese geordnet ansteuern zu können.
  • Die 1 zeigt in schematischer Darstellung einen beispielhaften P2-Hybridantriebsstrang zur Erläuterung der hier beschriebenen Vorgehensweise.
  • Die 2 zeigt ein kombiniertes Drehzahl-/Drehmomentdiagramm zur näheren Erläuterung eines Beispiels der hier beschriebenen Vorgehensweise.
  • Die 1 zeigt einen Hybridantriebsstrang A mit einem Verbrennungsmotor VM und einer Elektromotoreinheit E sowie einem Abtrieb AB. Eine erste Kupplung K0 verbindet den Verbrennungsmotor mit der Elektromotoreinheit E und eine zweite Kupplung K1 verbindet den Abtrieb AB mit der Elektromotoreinheit E. Die Elektromotoreinheit E umfasst eine elektrische Maschine EM sowie ein Riemengetriebe RG. Neben den rotierenden Teilen der elektrischen Maschine EM bilden auch die Elemente des Riemengetriebes RG (d. h. mindestens zwei Riemenscheiben und ein verbindender Riemen) Speicher für kinetische Energie. Zudem kann in der Elektromotoreinheit ein Dämpfungselement vorgesehen sein, insbesondere mit einer Massenscheibe, welche (ebenso wie der gesamte Dämpfer) eingerichtet ist, kinetische Energie zu speichern.
  • Der Antriebsstrang A umfasst ferner einen Inverter IN oder auch ein anderes Stellglied, das von einer Batterie B versorgt wird. Eine Kupplungssteuerung C1 steuert die erste und die zweite Kupplung K0, K1 an. Eine zweite Steuerung C2 steuert das elektrische Stellglied der Elektromotoreinheit E an, insbesondere den Inverter IN, und steuert somit indirekt auch die Elektromotoreinheit E an. Zudem kann vorgesehen sein, dass die zweite Steuerung C2 den Verbrennungsmotor VM ansteuert. Es kann eine weitere Steuerung zwischen der zweiten Steuerung und dem Verbrennungsmotor VM vorgesehen sein, insbesondere eine spezifische Verbrennungsmotorsteuerung, um Signale der zweiten Steuerung C2 in Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors umzusetzen (insbesondere Zündzeitpunkt, Treibstoffmenge usw.).
  • Eine übergeordnete Steuerung C3 als dritte Steuerung steuert sowohl die erste Steuerung C1 als auch die zweite Steuerung C2 an. Die strichpunktierten Pfeile geben die Ansteuerrichtung an und geben insbesondere wieder, das Steuersignale in die betreffende Richtung übertragen werden.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungen C1 und C2 als eine gemeinsame Steuerung ausgebildet sind. Ferner können die Steuerung C1 und die Steuerung C3 oder auch die Steuerungen C2 und C3 als eine gemeinsame Steuerung ausgebildet sein.
  • Schließlich können die Steuerungen C1, C2 und C3 als eine gemeinsame Steuerung ausgebildet sein. Als gemeinsame Steuerung haben die genannten Steuerungen C1, C2 und/oder C3 eine gemeinsame Eingangsschnittstelle, einen gemeinsame Ausgangsschnittstelle, einen gemeinsamen Prozessor und/oder sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
  • Eine Zusatzeinheit AUX, die nicht notwendigerweise Teil des Antriebsstrangs A ist, etwa ein Klimakompressors, kann ebenso mit der Elektromotoreinheit E verbunden sein bzw. von dieser angetrieben werden. In der 1 ist dargestellt, dass ein gemeinsamer Riemen sowohl den Elektromotor mit den Kupplungen K0 und K1 als auch mit der zusätzlichen Komponente AUX verbindet. Rotierende Elemente der Zusatzeinheit AUX sind ebenso in der Lage, kinetische Energie zu speichern, wobei insbesondere ein Riemenrad, das an die Zusatzeinheit AUX angeschlossen ist, ebenso kinetische Energie speichern kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Zusatzeinheit AUX im Rahmen der Erfindung drehmomentlos gesteuert wird, wobei das zu dessen Anbindung verwendete Riemenrad insbesondere beim Erhöhen der Drehzahl der Elektromotoreinheit E kinetische Energie speichert.
  • Abtriebsräder des Abtriebs AB erhalten über ein Getriebe G, das der zweiten Kupplung K1 nachgeschaltet ist, Traktionsleistung von der Elektromotoreinheit E. Das Getriebe G kann zur Unter- oder Übersetzung oder auch zum Verteilen von Drehmoment auf die Antriebsräder dienen. Das Getriebe G ist nicht notwendigerweise wie dargestellt Teil des Antriebsstrangs, sondern kann auch als Komponente angesehen werden, die der zweiten Kupplung nachgeschaltet ist, welche dem Antriebsstrang angehört.
  • Es ist vorgesehen, dass bei Fahrt die erste Kupplung K0 offen ist, wenn der Verbrennungsmotor VM inaktiv ist, um ein Mitschleppen des Verbrennungsmotors zu vermeiden. Über die zweite Kupplung K1, welche an dem Getriebe G geschlossen ist, überträgt die Elektromotoreinheit E Traktionsenergie an den Abtrieb AB. Besteht eine Drehmomentanforderung, die den Start des Verbrennungsmotors erfordert, dann wird (bei offener Kupplung K1) zunächst die Kupplung K0 leicht geöffnet bzw. mit einem Schlupf größer null angesteuert und, zeitlich überschneidend, wird die Drehzahl der Elektromotoreinheit E erhöht. Die Kupplung K1 wird erst dann eingekuppelt, wenn die Momentanleistung der Elektromotoreinheit zusammen an den Verbrennungsmotor VM übertragbare, gespeicherte kinetische Energie größer ist als die zum Starten des Verbrennungsmotors erforderliche Energie. K0 und K1 werden geschlossen, so dass das aktuell erzeugte Momentandrehmoment sowie die kinetische Energie (oder ein Teil hiervon) ausgehend von der Elektromotoreinheit E über die Kupplung K0 an den Verbrennungsmotor VM übertragen wird. Dadurch wird dieser gestartet. Nachdem der Verbrennungsmotor VM erfolgreich gestartet wurde, werden die Kupplungen K1 und K0 geschlossen. Bei geschlossener Kupplung K0 und K1 werden die Drehmomente des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine zusammen an den Abtrieb AB übertragen.
  • Es ist dargestellt, dass das Getriebe G ein Teil des Hybridantriebsstrangs A ist. Jedoch kann dies auch nicht der Fall sein, und das Getriebe kann dem Abtrieb zugeordnet sein, der dem Antriebsstrang nachgeschaltet ist.
  • Das obere Diagramm der 2 zeigt Umdrehungsgeschwindigkeiten N sowie eine Geschwindigkeit v des Fahrzeugs. An der gleichen Zeitachse befindet sich das untere Diagramm, welches Drehmomente und Drehmomentkapazitäten M beispielhaft darstellt.
  • Mit dem Bezugszeichen P1–P6 werden aufeinanderfolgende Phasen beschrieben, während mit Kleinbuchstaben a–h Veränderungen wiedergegeben sind, die sich auch in Verfahrensschritten widerspiegeln. Bei Bezugszeichen, in denen ein erstes Zeichen durch einen Punkt von einem zweiten Zeichen getrennt ist, bezeichnet das erste Zeichen die zugehörige Komponente des Hybridantriebsstrangs (A – Antrieb, VM – Verbrennungsmotor, E – Elektromotoreinheit, K0, K1 – erste, zweite Kupplung). Buchstabe F als erstes Zeichen bezieht sich auf das Fahrzeug als Ganzes. Das zweite Element beschreibt die betreffende physikalische Größe. Als Größe werden hierbei die Drehzahl (N), das Drehmoment (T), die Drehmomentkapazität (D) und die Geschwindigkeit (V) verwendet. A.T-Soll entspricht dem Solldrehmomment bzw. dem Fahrerwunsch. Konkrete Werte, etwa Schwellwerte, werden ohne Punkt, jedoch mit nachfolgender Ziffer bezeichnet.
  • In der ersten Phase P1 der hier beschriebenen Vorgehensweise befindet sich das Fahrzeug im Modus des elektrischen Fahrens oder im Segelmodus (ggf. mit geringfügiger Unterstützung durch die Elektromotoreinheit E, d.h. mit einer Leistung beispielsweise kleiner 1%, kleiner 2%, < 5% oder kleiner 10% der Maximalleistung). In der Phase P1 ist die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 auf einen Wert, der einer ersten Drehmomentkapazität K1D1 entspricht. Dieser Wert ist vorzugsweise nur um eine vorbestimmte Sicherheitsmarge größer als das vom Abtrieb zu leistende Drehmoment, insbesondere, um eine Veränderung der Drehmomentkapazität in der folgenden Phase P2 möglichst umgehend umgesetzt werden kann. In der Phase P1 ist die erste Kupplung K0 offen. Mit anderen Worten hat die erste Kupplung K0 in der Phase P1 eine Drehmomentkapazität K0.D, die im Wesentlichen Null ist. Ferner kann während der ersten Phase die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 von einem vergleichsweise höheren Wert auf die erste Drehmomentkapazität K1D1 verringert werden, die nur um eine vorgegebene Sicherheitsmarge über dem von der zweiten Kupplung K1 zu übertragende Drehmoment bzw. über der Schwelle zum Schlupf liegt. Dies erlaubt eine schnellere Absenkung der Drehmomentkapazität K1.D im folgenden Verlauf. Die vorangehend genannte (Vorab-)Verringerung wird ausgeführt, wenn eine Drehmomentaufforderung auftritt, die einen Verbrennungsmotorstart erfordert.
  • Zu Beginn der Phase P2 bzw. zum Ende der Phase P1 oder während der Phase P1 ergibt sich eine Erhöhung der Drehmomentanforderung A.T-Soll, wobei die Erhöhung durch den Pfeil h dargestellt ist. Am Ende der ersten Phase P1 bzw. zu Beginn der zweiten Phase P2 besteht somit eine gewünschte Erhöhung des Drehmoments des Abtriebs, die beispielsweise einem Fahrerwunsch entspricht, der über ein Fahrpedal eingegeben wird. Nachdem in der Phase P1 die zweite Kupplung K1 mit der vorgegebenen, ersten Drehmomentkapazität K1D1 betrieben wurde, siehe Bezugszeichen a, wird in der Phase P2 die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 verringert. Die Verringerung ist durch den Fall b dargestellt. Diese Verringerung geht von der ersten Drehmomentkapazität K1D1 aus. Die Verringerung endet beim Erreichen einer zweiten Drehmomentkapazität K1D2 der zweiten Kupplung K1.
  • Während der zweiten Phase P2 wird die Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E auf eine erste Drehzahl EN1 erhöht. Die Erhöhung ist mit dem Bezugszeichen e dargestellt. Die Erhöhung der Drehzahl e geht einher mit der Erhöhung des Drehmoments e‘ des Drehmoments E.T der Elektromotoreinheit E. Diese Erhöhung entspricht insbesondere einer Erhöhung der Abgabeleistung der Elektromotoreinheit E. Diese wirkt sich als Drehzahlerhöhung e aus, da die Drehmomentkapazität K1.D verringert wurde gemäß Bezugszeichen b. Mit anderen Worten wird weniger Drehmoment durch Verringerung der Drehmomentkapazität K1.D abgegeben, so dass zusammen mit der Leistungserhöhung E‘ bzw. Drehmomenterhöhung e‘ sich eine erhöhte Drehzahl ergibt, wie mit dem Pfeil e dargestellt ist.
  • Während in der Phase P1 an der zweiten Kupplung K1 kein Schlupf stattfindet (da die Drehmomentkapazität K1D1 nicht unter dem Drehmoment des Abtriebs liegt), kann in der zweiten Phase P2 sowie in weiteren folgenden Phasen an der zweiten Kupplung K1 Schlupf bestehen, insbesondere da das Drehmoment E.N der Elektromotoreinheit E erhöht wird, siehe Pfeil e, und die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 verringert wird, siehe Pfeil b.
  • Dadurch, dass nun in der Phase P2 das Drehmoment E.T der Elektromotoreinheit E höher ist als die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1, erhöht sich die Drehzahl der Elektromotoreinheit E. Die kinetische Energie der Elektromotoreinheit E erhöht sich. Ferner entsteht an der zweiten Kupplung K1 Schlupf. Dies ist insbesondere durch Phase P3 gekennzeichnet.
  • In der vierten Phase P4 wird die Drehmomentkapazität K0.D der ersten Kupplung K0 erhöht. Es wird Drehmoment an den Verbrennungsmotor VM übertragen. Dadurch erhöht sich die Drehzahl VM.N des Verbrennungsmotors VM. Zur Beschleunigung des Verbrennungsmotors VM bzw. zu dessen Start wird die kinetische Energie verwendet, die in der Elektromotoreinheit E gespeichert ist, sowie das Momentandrehmoment der Elektromotoreinheit (welches aktuell erzeugt wird), gegebenenfalls abzüglich der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung K1, falls diese etwa zum Aufrechterhalten einer Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Geschwindigkeitsintervalls Drehmoment überträgt (innerhalb der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Phase).
  • Die fünfte Phase P5 bezeichnet den Zeitmoment des erfolgreichen Starts des Verbrennungsmotors VM. Sobald die Drehzahl VM.N einen Schwellenwert VMN1 erreicht (ggf. einschließlich einer zusätzlichen zeitlichen Sicherheitsmarge oder für eine vorbestimmte Zeitdauer diesen überschreitet), wird die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 erhöht. Dies entspricht dem Ermitteln eines erfolgreichen Starts des Verbrennungsmotors VM. Der Verbrennungsmotor VM erzeugt daraufhin in der sechsten Phase P6 ein positives Drehmoment für den Abtrieb AB. In der sechsten Phase P6 steigt in der dargestellten Ausführungsform die Fahrzeuggeschwindigkeit F.V, entsprechend dem Beschleunigungswunsch des Fahrers, siehe Pfeil g. In der sechsten Phase kann jedoch auch die Geschwindigkeit konstant bleiben oder sich verringern bzw. im Allgemeinen einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf folgen. Etwa wenn eine Steigung zu bewältigen ist, kann eine Aktivierung des Verbrennungsmotors erforderlich sein, wobei jedoch die Geschwindigkeit hierbei konstant bleiben kann oder sich verringern kann. Es unterstützen der Verbrennungsmotor und gegebenenfalls auch die Elektromotoreinheit die Geschwindigkeitserhöhung (allgemein: den vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf) des Fahrzeugs. Die Elektromotoreinheit kann den Verbrennungsmotor (gemäß dem gewünschten Geschwindigkeits-, Drehmoment- oder Leistungsverlauf) den Verbrennungsmotor unterstützen oder der Verbrennungsmotor kann zumindest teilweise (hinsichtlich der Drehmomenterzeugung) die Elektromotoreinheit ersetzen. Dies ist dargestellt durch die positiven Drehmomente V.T des Verbrennungsmotors und E.T der elektrischen Maschine in Phase P6, in der die Kupplungen K0, K1 geschlossen werden, so dass die Summe der genannten Drehmomente an den Abtrieb zur Beschleunigung des Fahrzeugs übertragen wird.
  • Der zeitliche Verlauf der Drehmomentkapazitäten (K0.D, K1.D) der beiden Kupplungen K0, K1 sowie das Drehmoment E.T der Elektromotoreinheit E sind während dem Startvorgang so gewählt, dass das Drehmoment am Abtrieb AB positiv ist. Dies ist dadurch gewährleistet, dass die Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E größer ist als die Drehzahl A.N am Abtrieb. Ferner wird eine Reduktion der Fahrzeuggeschwindigkeit F.V verhindert, indem in der Phase P2 die Drehmomentkapazität K1.D möglichst wenig verringert wird, und das Drehmoment am Abtrieb mit möglichst geringer zeitlicher und betragsmäßiger Abweichung dem Fahrerwunsch A.T-Soll folgt.
  • Dadurch wird der Schlupf der zweiten Kupplung K1 in der Phase P3 und in der Phase P4 (ggf. auch in Phase P2) sowie die Erhöhung der kinetischen Energie der Elektromotoreinheit E vor Phase P5 verwendet, um die Beschleunigung des Verbrennungsmotors VM zu unterstützen.
  • Vor dem Betreiben der zweiten Kupplung K1 mit einer vorgegebenen, ersten Drehmomentkapazität K1D1, d. h. auch vor der Phase P1 oder vor deren Ende, kann vorgesehen sein, dass die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 verringert wird von einer vorangehenden Drehmomentkapazität auf die erste Drehmomentkapazität K1D1. Die vorangehende Drehmomentkapazität kann insbesondere höher sein, um die zweite Kupplung K1 vollständig zu schließen, etwa während einer Segelphase oder während einer Phase des elektrischen Fahrens. Wird erfasst, dass ein Verbrennungsmotorbetrieb ansteht bzw. wird prädiziert, dass es wahrscheinlich ist, dass vom Fahrer eine Erhöhung der Drehmomentanforderung (siehe Pfeil h) vorgesehen ist, dann kann diese vorangehende Drehmomentkapazität verringert werden auf die erste Drehmomentkapazität K1D1. Die vorangehende Drehmomentkapazität kann der maximalen Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung entsprechen, d. h. ein vollständig geschlossener Zustand der zweiten Kupplung. Um das Verringern der Drehmomentkapazität (kombiniert mit dem Erhöhen der Drehzahl der Elektromotoreinheit) zu verkürzen, kann die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung von der vorangehenden Drehmomentkapazität (entsprechend einem stationären Segel- oder Elektromotorantrieb) auf die erste Drehmomentkapazität K1D1 verringert werden. Die erste Drehmomentkapazität ist derart ausgestaltet, dass kein Schlupf in der zweiten Kupplung stattfindet und befindet sich vorzugsweise um eine Sicherheitsmarge entfernt von dem Punkt, an dem der Schlupf in der zweiten Kupplung beginn, größer Null zu werden (bei der gedachten, weiteren Öffnung der zweiten Kupplung). Mit der ersten Drehmomentkapazität K1D1 wird daher die Schwelle der zweiten Kupplung K1 zum Schlupf bezeichnet.
  • Ausgehend von der ersten Drehmomentkapazität K1D1, in der gemäß Bezugszeichen a die zweite Kupplung K1 betrieben wird, wird bei Erfassen einer Erhöhung h der Drehmomentanforderung A.T-Soll die Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 verringert, siehe Pfeil b. Ferner wird bei Erfassen einer Erhöhung h der Drehmomentanforderung (durch den Fahrer) die Drehzahl und insbesondere auch die Leistung der Elektromotoreinheit E erhöht auf die erste Drehzahl EN1. Die Erhöhung der Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E wird mit Pfeil e dargestellt und erreicht ein Maximum bei EN1. Bei Erreichen des Maximums oder bei Erreichen eines vorgegebenen Schwellenwerts der Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E wird die erste Kupplung K0 geschlossen, siehe Bezugszeichen c. Dies entspricht einer Erhöhung der Drehmomentkapazität K0.D der ersten Kupplung K0. Aufgrund der Erhöhung der Drehzahl E.N und aufgrund der Erhöhung der Drehmomentkapazität K0D beginnt der Verbrennungsmotor VM, sich zu drehen, siehe Drehzahlanstieg von VM.N in Phase P4 ausgehend von 0. Die Drehzahl VM.N erhöht sich daraufhin wie dargestellt.
  • Währenddessen wird die Kupplung K1, d. h. die zweite Kupplung, derart eingestellt, dass sich die abtriebsseitige Drehzahl N.A zumindest nicht verringert, und vorzugsweise innerhalb eines vorgegebenen Korridors zunächst stationär bleibt oder innerhalb eines Korridors ansteigt, der sich nach dem Anstieg h des Drehmomentwunsch A.T-Soll des Fahrers richtet.
  • Nachdem der Verbrennungsmotor den Schwellenwert VMN1 erreicht hat, ergibt sich durch kontinuierliche, erfolgreiche Zündung ein erfolgreicher Start des Verbrennungsmotors, dargestellt durch die anfängliche Schwankung der Drehzahl VM.N in Phase P5 und den darauffolgenden kontinuierlichen Betrieb in Phase P6. Es ist ersichtlich, dass bereits in Phase P5, d. h. mit dem erfolgreichen Start des Verbrennungsmotors, die abtriebsseitige Drehzahl N.A und somit auch die Fahrzeuggeschwindigkeit F.V kontinuierlich erhöht wird, entsprechend dem Drehmomentwunsch des Fahrers. Der Drehmomentwunsch kann auch als Beschleunigungswunsch (bezogen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit F.V) interpretiert werden. Nachdem die Phase P5 begonnen hat, d. h. nachdem der Start des Verbrennungsmotors erfolgreich ist, wird auch gemäß Pfeil d die Drehmomentkapazität K1D1 der zweiten Kupplung K1 kontinuierlich erhöht. Zum Ende der Phase P6 sind beide Drehmomentkapazitäten K0.D und K1.D auf einem Niveau, bei dem kein Schlupf stattfindet.
  • Nachdem die Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E erhöht wurde, siehe Pfeil e, beginnt die Erhöhung c der Drehmomentkapazität der ersten Kupplung K0.D. Die Erhöhung c ist kontinuierlich, bis ein Maximum erreicht wurde, siehe Ende der Phase P6. Die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung K1.D wird gemäß dem Bezugszeichen d erhöht, wobei das Erhöhen beginnt, wenn der Verbrennungsmotorstart erfolgreich ist (d. h. wenn die Verbrennungsmotordrehzahl VM.N ein gewisses (stabiles) Niveau erreicht hat). Auch hier ist die dargestellte Erhöhung d kontinuierlich. Dies ist jedoch beispielhaft, allgemein kann in die Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung K1.D von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert verändert werden, wobei der zweite Wert größer als der erste Wert ist. Die Veränderung kann wie dargestellt eine kontinuierliche positive Steigung sein, kann jedoch auch nur abschnittsweise einer positiven Steigung entsprechen, wobei ein konstanter Verlauf und/oder auch eine oder mehrere abschnittsweise Verringerungen (= negative Steigung) möglich sind. Dies hängt insbesondere von der Beschleunigungsvorgabe bzw. von der Drehmoment- oder Geschwindigkeitsvorgabe ab. Dies kann auch für die Drehmomentkapazität der ersten Kupplung K0.D zutreffen.
  • Da beide Drehmomentkapazitäten K0D und K1D von einem ersten auf einen zweiten Wert erhöht werden, der größer als der erste Wert ist, und wobei die Erhöhung zumindest abschnittweise erhöht werden, ergibt sich ein gezielter, abnehmender Schlupf in den Kupplungen K0 und K1, so dass hiervon einem Schlupfstart bzw. Slip-Start gesprochen werden kann.
  • Die dargestellte, beispielhafte Erhöhung der Drehmomentkapazität K0.D der ersten Kupplung K0 (siehe Bezugszeichen c) ist langsamer als die maximale Erhöhungsrate der Drehmomentkapazität K1.D der Kupplung K1. Mit anderen Worten ist die Anstiegsrate der Erhöhung d größer als Anstiegsrate der Erhöhung c. Ferner ist der Betrag der Verringerungsrate der Verringerung b (betreffend die zweite Kupplung K1 in Phase P2) größer als der Betrag der Anstiegsrate des Anstiegs d (betreffend die zweite Kupplung ab Phase P5). Zudem ist der Betrag der Verringerungsrate der Verringerung b (betreffend die zweite Kupplung K1 in Phase P2) größer als der Betrag der Anstiegsrate des Anstiegs c (betreffend die erste Kupplung ab Phase P3). Die zweite Kupplung wird daher anfangs schneller geöffnet, als die zweite und die erste Kupplung danach wieder geschlossen werden. Die Anstiegsrate der Drehmomentkapazität der zweiten (und auch der ersten) Kupplung beim Erhöhen der Drehmomentkapazität ist kleiner als die Maximalerhöhungsrate (entsprechend einer maximalen Schließgeschwindigkeit) der Kupplungen, und beträgt beispielsweise mindestens 150%, 200% oder 300% der (nominellen) Maximalerhöhungsrate. Die Verringerungsrate der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung, siehe Pfeil b und Phase P2, entspricht vorzugsweise der maximalen (nominellen) Verringerungsrate der zweiten Kupplung. Die zweite Kupplung wird daher anfangs so schnell geöffnet, wie es für die zweite Kupplung möglich ist.
  • Die vorangehend beispielhaft erwähnten Veränderungen der Drehmomentkapazität sind jedoch nur beispielhaft und beziehen sich auf die beispielhafte 2. Bevorzugt ist jedoch vorzugsweise eine Änderungsrate der Drehmomentkapazität der ersten/und oder der zweiten Kupplung durch eine (jeweilige) Obergrenze begrenzt, um einen Ruck im Antrieb, in der Elektromotoreinheit und/oder im Verbrennungsmotor zu vermeiden.
  • Die Erhöhungsrate der Drehmomentkapazität K0.D und auch die der Drehmomentkapazität K1.D wird eingestellt für eine Regelung, deren Regelungsziel es ist, die Drehzahl des Verbrennungsmotors VM.N innerhalb eines vorgegebenen Korridors zu halten, und insbesondere, den Verbrennungsmotor VM nicht abzuwürgen (d. h. den Betrieb des Verbrennungsmotors aktiv zu halten).
  • Bezugnehmen auf die beispielhafte 2 ist ersichtlich, dass die Verringerungsrate der Drehmomentkapazität K1.D der zweiten Kupplung K1 betragsmäßig größer ist als die Erhöhungsrate beim darauffolgenden Erhöhen der Drehmomentkapazität K1.D. Insbesondere ist die Verringerungsrate K1.D maximal und entspricht insbesondere der maximal möglichen Verringerungsrate der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung (entsprechend der maximalen Schließgeschwindigkeit der zweiten Kupplung). Zusammenfassend ist die beispielhaft dargestellte Verringerungsrate der Erhöhung c größer als die Verringerungsrate der Verringerung b. Ferner ist die beispielhaft dargestellte Erhöhungsrate d größer als die Verringerungsrate c, zumal die Erhöhung der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung im dargestellten Beispiel später einsetzt, als die Erhöhung der Drehmomentkapazität der ersten Kupplung.
  • Die Zeitspanne AI umfasst die Phasen P2–P5. Die Zeitspanne AI beginnt mit einem Beschleunigungswunsch des Fahrers und somit mit einer (schnellstmöglichen) Öffnung der zweiten Kupplung sowie einer Drehzahlerhöhung (insbesondere durch Leistungserhöhung) der Elektromotoreinheit E. Innerhalb der Zeitspanne AI wird die Drehzahl der Elektromotoreinheit E, d. h. die Drehzahl E.N erhöht, insbesondere auf eine Drehzahl IN1, die größer ist als die abtriebsseitige Drehzahl A.N. Es entsteht ein Schlupf an der zweiten Kupplung K1. Ferner wird die Drehmomentkapazität K0.D der ersten Kupplung K0 erhöht, wenn die Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E zumindest teilweise erhöht wurde auf eine Drehzahl, die dem Maximum IN1 entspricht oder auf eine Drehzahl größer als die abtriebsseitige Drehzahl. Es ergibt sich zum Zeitpunkt Z3 ein Drehmoment V.T, das von dem Verbrennungsmotor erzeugt wird. Der Beginn der Drehmomenterzeugung durch den Verbrennungsmotor wird mit dem Zeitpunkt Z3 bezeichnet. Zum Zeitpunkt Z2 erreicht der Verbrennungsmotor eine Drehzahl VMN1, so dass eine stabile Betriebsphase des Verbrennungsmotors beginnt. Zum Ende des Zeitintervalls AI ist der Verbrennungsmotor erfolgreich gestartet.
  • Nachdem der Verbrennungsmotor erfolgreich gestartet wurde (etwa nach dem eine bestimmte Drehzahl oder ein bestimmtes Drehmoment oder beides von dem Verbrennungsmotor erreicht wurde) werden die Drehmomentkapazitäten K0.D und K1.D noch weiter erhöht bis zu Drehmomentkapazitäten, bei denen kein Schlupf mehr stattfindet. Die Erhöhung der Drehmomentkapazität K0D, beginnt mit einem Zeitpunkt, bei dem eine erhöhte Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E vorliegt, wird kontinuierlich erhöht. Die Steigerungsrate ist somit konstant. Insbesondere ist die Steigerungsrate der Drehmomentkapazität K0D über den Zeitpunkt des erfolgreichen Starts des Verbrennungsmotors hinweg im Wesentlichen konstant. Auch die Drehmomentkapazität K1.D wird mit einer im Wesentlichen konstanten Änderungsrate erhöht. Diese Erhöhungsphasen sind jedoch nur beispielhaft, wobei auch andere Änderungsverläufe bei der Erhöhung der Drehmomentkapazitäten K0.D und K1.D möglich sind, insbesondere wenn ein Regelungsziel darin besteht, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die abtriebsseitige Drehzahl einen vorgegebenen Verlauf zu folgen hat (d. h. Regelungsziel möglichst minimale Abweichung von dem vorgegebenen Verlauf), wobei die Leistung der Elektromotoreinheit E, deren Drehmoment, deren Drehzahl, die Drehmomentkapazität der Kupplung K0 und/oder die Drehmomentkapazität der Kupplung K1 als Stellglied für eine derartige Regelung verwendet werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • B
      Batterie
      C1
      Kupplungssteuerung
      C2
      Verbrennungsmotorsteuerung und Steuerung der Elektromotoreinheit
      C3
      übergeordnete Steuerung, die C1 und C2 ansteuert
      AB
      Abtrieb
      A
      Antriebsstrang
      K0
      erste Kupplung (zwischen Elektromotoreinheit und Getriebe)
      K1
      zweite Kupplung (zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotoreinheit)
      E
      Elektromotoreinheit
      EM
      elektrische Maschine
      IN
      Inverter bzw. Motoransteuerung
      VM
      Verbrennungsmotor
      AUX
      weitere anzutreibende Komponente
      a
      Betreiben der zweiten Kupplung bei vorgegebener Drehmomentkapazität K1D1 (stationärer Betrieb)
      b
      Verringern der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung K1 (einem Fahrerwunsch folgend)
      c
      Erhöhung der Drehmomentkapazität der ersten Kupplung (nach Schritt b)
      d
      Erhöhen der Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung (nach dem Verringern b und nach Erhöhen der Drehzahl E.N (e))
      e
      Erhöhen der Drehzahl E.N der Elektromotoreinheit E auf eine erste Drehzahl EN1
      e‘
      Erhöhen des Drehmoments der Elektromotoreinheit (als Reaktion auf eine Beschleunigungsanfrage)
      f
      Betreiben der zweiten Kupplung mit geringer Drehmomentkapazität (im Wesentlichen Null)
      g
      Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit nach Verbrennungsmotorstart und bei sich schließenden Kupplungen K0, K1
      h
      Anstieg der Sollgeschwindigkeit bzw. des Solldrehmoments, Beschleunigungswunsch des Fahrers
      E.M, E.T
      Drehzahl, Drehmoment der Elektromotoreinheit E
      F.V
      Fahrzeuggeschwindigkeit K0 der Drehmomentkapazität der ersten Kupplung K0
      K1D
      Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung
      K1D1
      anfängliche Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung K1
      K1D2
      zweite Drehmomentkapazität der zweiten Kupplung nach Verringerung der Drehmomentkapazität, siehe Schritt b
      A.T-Soll
      Verlauf der Drehmomentanfrage bzw. Fahrbeschleunigungswunsch
      A.N
      Drehzahl am Abtrieb
      VM.N,
      VM.T Drehzahl, Drehmoment des Verbrennungsmotors
      VMN1
      Drehzahlschwellenwert des Verbrennungsmotors (Kennzeichen für einen erfolgreichen Start)
      AI
      Zeitintervall beginnend mit Fahrerbeschleunigungswunsch und Verringerung der Drehzahlkapazität K1D1, endend mit erfolgreichem Verbrennungsmotorstart und stationären Betrieb des Verbrennungsmotors VM
      P1–P6
      Betriebsphasen des Antriebsstrangs
      Z1
      Beginn des stationären Betriebs in verbrennungsmotorischen Modus (mit elektrischer Unterstützung) nach Erreichen einer Ziel-Drehmomentkapazität für die jeweiligen Drehmomentkapazitäten K0.D und K1.D
      Z2
      Erreichen eines Drehzahlschwellwert VMN1 durch den Verbrennungsmotor
      Z3
      Beginn der Drehmomenterzeugung durch den Verbrennungsmotor VM
      N
      Drehzahl
      M
      Drehmoment
      v
      Geschwindigkeit
      t
      Zeitverlauf

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines P2-Hybdridantriebstrangs (A) bei einer Startphase eines Verbrennungsmotors (VM) des P2-Hybdridantriebsstrangs (A) während der Fahrt, wobei der Verbrennungsmotor (VM) über eine erste Kupplung (K0) an eine Elektromotoreinheit (E) angeschlossen ist, welche wiederum über eine zweite Kupplung (K1) mit einem Abtrieb (AB) verbunden ist, wobei das Verfahren vorsieht: (i) Betreiben (a) der zweiten Kupplung (K1) mit einer vorgegebenen, ersten Drehmomentkapazität (K1D1); (ii) Verringern (b) der Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) auf eine zweite Drehmomentkapazität (K1D2) und Erhöhen (e) der Drehzahl (E.N) der Elektromotoreinheit (E) auf eine erste Drehzahl (EN1), die über einer abtriebsseitigen Drehzahl (N.A) liegt; und (iii) Starten des Verbrennungsmotors (VM) durch Erhöhen (c) der Drehmomentkapazität (K0.D) der ersten Kupplung (K0).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentkapazität (K0.D) der ersten Kupplung (K0) und die Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) erhöht werden (c, d), wenn der Verbrennungsmotor (VM) eine Drehzahl (VM.N) aufweist, die größer als eine vorgegebene Schwellenwertdrehzahl (VMN1) ist.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drehmomentkapazität (K0.D) der ersten Kupplung (K0), die Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) und/oder die Drehzahl (E.N) der Elektromotoreinheit (E) als Stellgröße einer Regelung eingestellt werden, deren Regelungsziel die Minimierung der Differenz zwischen einer abtriebsseitigen Drehzahl (A.N) einerseits und einer vorgegebenen Drehzahl (AN1) oder Drehzahlspanne andererseits ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während dem Betreiben (a) der zweiten Kupplung (K1) mit der ersten Drehmomentkapazität (K1D1) und während dem Verringern (b) der Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) auf die zweite Drehmomentkapazität (K1D2) die ersten Kupplung (K0) mit einer Drehmomentkapazität (K0.D) gleich null oder unterhalb einem vorgegebenen Schwellenwert betrieben wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drehzahl (E.N) der Elektromotoreinheit (E) erhöht (e) wird, indem deren Leistung und/oder Drehmoment (E.T) erhöht (e‘) wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach dem Verringern (b) der Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) auf die zweite Drehmomentkapazität (K1D2) die zweite Kupplung (K1) mindestens solange mit dieser zweiten Drehmomentkapazität (K1D2) oder einer geringeren Drehmomentkapazität betrieben (f) wird, bis die Drehzahl (E.N) der Elektromotoreinheit (E) die erste Drehzahl (EN1) erreicht hat, oder bis der Verbrennungsmotor (VM) eine vorgegebene Schwellenwertdrehzahl (VMN1) erreicht hat.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erhöhen (c) der Drehmomentkapazität (K0.D) der ersten Kupplung (K0) beginnt, bevor die Elektromotoreinheit (E) die erste Drehzahl (EN1) erreicht hat.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei beim Starten des Verbrennungsmotors (VM) das an den Verbrennungsmotor (VM) übertragene Drehmoment (K0.T) größer ist als ein Mindeststartmoment des Verbrennungsmotors und das in der Elektromotoreinheit (E) beim Starten erzeugte Drehmoment (E.T) kleiner ist als Mindeststartmoment des Verbrennungsmotors.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Drehzahl (EN1) der Elektromotoreinheit (E), auf die die Drehzahl (E.N) der Elektromotoreinheit (E) nach dem Verringern der Drehmomentkapazität (K1D2) der zweiten Kupplung (K1) erhöht wird, das Maximum der Drehzahl der Elektromotoreinheit (E) für ein Zeitintervall darstellt, das mit dem Verringern der Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) beginnt und zu einem Zeitpunkt (Z1) reicht, an dem die Drehmomentkapazität (K0.D) der ersten Kupplung (K0) und die Drehmomentkapazität (K1.D) der zweiten Kupplung (K1) maximal ist oder bis zu einem Zeitpunkt (Z2) reicht, an dem die Drehzahl (VM.N) des Verbrennungsmotors (VM) eine vorgegebene Schwellenwertdrehzahl (VMN1) erreicht oder bis zu einem Zeitpunkt (Z3) reicht, an dem der Verbrennungsmotor (VM) beginnt, ein Drehmoment (V.T) zu erzeugen.
  10. P2-Hybdridantriebsstrang (A) mit einem Verbrennungsmotor (VM), einer ersten Kupplung (K0), einer zweiten Kupplung (K1), einer Elektromotoreinheit (E) und einem Abtrieb (AB), wobei der Verbrennungsmotor (VM) über die erste Kupplung (K0) an die Elektromotoreinheit (E) angeschlossen ist, welche wiederum über die zweite Kupplung (K1) mit einem Abtrieb (AB) verbunden ist, wobei der P2-Hybdridantriebsstrang (A) ferner mindestens eine Steuerung (C1, C2, C3) aufweist, die ansteuernd mit dem Verbrennungsmotor (VM), der ersten Kupplung (K0), der zweiten Kupplung (K1), und der Elektromotoreinheit (E) verbunden ist und eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durch Ansteuerung der genannten, mit der mindestens einen Steuerung (C1, C2, C3) ansteuernd verbundenen Komponenten auszuführen.
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