DE102018110859A1 - Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang - Google Patents

Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang, bei welchem eine Hybridtrennkupplung (4) den Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet, wobei bei rein elektrischer Fahrt und geschlossener Hybridtrennkupplung (4) der Verbrennungsmotor (2) unter Verwendung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) der Hybridtrennkupplung (4) durch den Elektromotor (3) wieder gestartet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem der Wiederstart zuverlässig realisiert werden kann, wird das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) der Hybridtrennkupplung (4) beim Wiederstart des Verbrennungsmotors (2) in Abhängigkeit mindestens eines betriebsspezifischen und/oder eines umgebungsspezifischen Parameters verändert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang, bei welchem eine Hybridtrennkupplung den Verbrennungsmotor und einen Elektromotor trennt oder verbindet, wobei bei rein elektrischer Fahrt und geschlossener Hybridtrennkupplung der Verbrennungsmotor unter Verwendung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes der Hybridtrennkupplung durch den Elektromotor wieder gestartet wird.
  • Aus der EP 2 193 060 B1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges bekannt, bei welchem zum Starten des Verbrennungsmotors durch einen Elektromotor in einem Hybridantriebsstrang die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupplung derart gesteuert geschlossen und geöffnet wird, dass die Kupplung durch teilweises Schließen in Schlupf gebracht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten.
  • Es ist bekannt, zum Wiederstart der Hybridtrennkupplung ein konstantes Kupplungsmoment zu verwenden. Da dieses Moment sehr ungenau ist, hat dies zur Folge, dass sich die Wiederstarts für den Fahrer unterschiedlich anfühlen. Im Extremfall kann es sogar so weit kommen, dass das Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung nicht ausreicht, um den Verbrennungsmotor zu starten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang anzugeben, bei welchem der Verbrennungsmotor immer zuverlässig gestartet werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass das vorgegebene Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung beim Wiederstart des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit mindestens eines betriebsspezifischen und/oder eines umgebungsspezifischen Parameters verändert wird. Insbesondere, wenn festgestellt wird, dass der Verbrennungsmotor bei dem vorliegenden vorgegebenen Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung nicht startet, wird dieses erhöht, um den Wiederstart zu gewährleisten.
  • In einer Ausgestaltung erfolgt die Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes nach dem Anlegen des Kupplungsmomentes. Dadurch kann das vorgegebene Kupplungsmoment genau an die aktuellen Betriebsbedingungen des Hybridantriebes angepasst werden.
  • Vorteilhafterweise wird ab Anlegen des vorgegebenen Kupplungsmomentes als betriebsspezifischer Parameter des Hybridantriebsstranges eine Drehzahl des Verbrennungsmotors überwacht. Da die Drehzahl einen besonders einfachen Parameter darstellt, um auf eine Aktivierung des Verbrennungsmotors zu schließen, ist deren Überwachung durch an sich im Antriebsstrang vorhandener Drehzahlsensoren besonders kostengünstig.
  • In einer Ausgestaltung wird bei Nichterkennung der Drehzahl in einem vorgegebenen Zeitraum ab dem Anlegen des vorgegebenen Kupplungsmomentes das vorgegebene Kupplungsmoment erhöht. Damit wird sichergestellt, dass das vorgegebene Kupplungsmoment ein Niveau einnimmt, mittels welchem der Verbrennungsmotor zuverlässig gestartet werden kann.
  • In einer Variante wird als betriebsspezifischer Parameter ein Drehzahlgradient des Verbrennungsmotors überwacht, wobei bei einem steilen Drehzahlgradienten das vorgegebene Kupplungsmoment reduziert wird, während bei einem flachen Drehzahlgradienten das vorgegebene Kupplungsmoment erhöht wird. Diese Überwachung kann als Notfunktion zur Anpassung des vorgegebenen Kupplungsmomentes während des Wiederstartvorganges genutzt werden.
  • In einer Ausführungsform wird der Drehzahlgradient solange ausgewertet, solange der Verbrennungsmotor nicht gestartet ist. Damit wird sichergestellt, dass nur das Kupplungsmoment überwacht wird, welches notwendig ist, um beim Antrieb durch den Elektromotor den Wiederstart des Verbrennungsmotors durchzuführen. Da der gezündete Verbrennungsmotor selbstständig ein zusätzliches Moment erzeugt, würde dieses zur Verfälschung des vorgegebenen Kupplungsmomentes führen.
  • In einer Ausführungsform wird das vorgegebene Kupplungsmoment sprunghaft oder über eine Rampe verändert. Je nach Anpassungsart lässt sich die Geschwindigkeit, mit welcher das gewünschte Kupplungsmoment eingestellt wird, steuern.
  • In einer Weiterbildung erfolgt die Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes vor dem Anlegen des Kupplungsmomentes. Dies erlaubt die Berücksichtigung, dass das vorgegebene Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung betriebsbedingt unterschiedlich ist. Somit können Faktoren, wie die Motortemperatur, die Standzeit des Verbrennungsmotors, ein Abstellwinkel und ähnliches bei der Einstellung des initialen vorgegebenen Startmomentes berücksichtigt werden.
  • Vorteilhafterweise wird als umgebungsspezifischer Parameter eine Umgebungstemperatur verwendet. Die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur ermöglicht, dass das vorgegebene Kupplungsmoment in Abhängigkeit von kalten Temperaturen, bei welchen der Start des Verbrennungsmotors angefordert wird, erhöht wird, um einen sauberen Wiederstart ohne Nachregelung des Kupplungsmomentes zu gewährleisten. Ist der Verbrennungsmotor z.B. lange gelaufen und hatte nur eine geringe Stillstandszeit, kann das initiale vorgegebene Kupplungsmoment erniedrigt werden. Dabei bietet es sich an, dass die Anpassung des vorgegebenen Kupplungsmomentes vor dessen Anlegen an die Hybridtrennkupplung erfolgt.
  • In einer Ausgestaltung wird das aktuelle Kupplungsmoment und des vorgegebenen Kupplungsmomentes einer übergeordneten Steuerung zur Regelung des Elektromotors bekannt gemacht. Dies erlaubt der übergeordneten Steuerung bei der Ansteuerung des Elektromotors das Moment zu berücksichtigen, welches zum Wiederstart des Verbrennungsmotors zusätzlich bereitgestellt werden muss.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eines davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes,
    • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges dargestellt. Dieser Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 ist direkt hinter dem Verbrennungsmotor 2 eine Hybridtrennkupplung 4 angeordnet. Verbrennungsmotor 2 und Hybridtrennkupplung 4 sind über eine Kurbelwelle 5 miteinander verbunden. Der Elektromotor 3 weist einen drehbaren Rotor 6 und einen feststehenden Stator 7 auf. Die Abtriebswelle 8 der Hybridtrennkupplung 4 ist mit einem Getriebe 9 verbunden, welches ein nicht weiter dargestelltes Koppelelement, beispielsweise eine zweite Kupplung oder einen Drehmomentwandler enthält, die zwischen dem Elektromotor 3 und dem Getriebe 9 angeordnet sind. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Der Elektromotor 3 und das Getriebe 9 bilden dabei ein Getriebesystem 11, welches von einem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 angesteuert wird.
  • Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrennkupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit angetriebenem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von dem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 betätigt.
  • Im Fall des Wiederstartes des Verbrennungsmotors 2 durch den Elektromotor 3 wird an die Hybridtrennkupplung 4 ein vorgegebenes initiales Kupplungsmoment TTarget angelegt. Da ein solches initiales Kupplungsmoment TTarget betriebsbedingt ist, werden Faktoren, wie beispielsweise die Motortemperatur, die Standzeit des Verbrennungsmotors und die Abhängigkeit vom Abstellwinkel berücksichtigt, um das initiale vorgegebene Kupplungsmoment TTarget vor dem Anlegen des Kupplungsmomentes TTarget an die Hybridtrennkupplung 4 einzustellen. Im Weiteren kann das initiale vorgegebene Kupplungsmoment TTarget auch in Abhängigkeit einer Umgebungstemperatur variiert werden. Bei kalten Außentemperaturen wird das initiale vorgegebene Kupplungsmoment TTarget erhöht, so dass ein Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 ohne Nachregelung des Kupplungsmomentes TTarget weitgehend gewährleistet ist. Ist der Verbrennungsmotor 2 lange gelaufen und hatte nur eine geringe Stillstandszeit, kann davon ausgegangen werden, dass das initiale Kupplungsmoment TTarget, welches temperaturabhängig ist, sich nicht groß geändert hat und kann erniedrigt werden. Diese Faktoren, welche auf das vorgegebene Kupplungsmoment TTarget addiert werden, werden in einer Tabelle des Steuergerätes des Kupplungsaktors als Kalibration hinterlegt. Zwischen den Werten, die in der Tabelle nicht hinterlegt sind, wird dann linear interpoliert.
  • Wird nun das so eingestellte initiale vorgegebene Kupplungsmoment TTarget an die Hybridtrennkupplung 4 zum Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 angelegt, wird ab diesem Zeitpunkt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 überwacht. Wird in einem vorgegebenen Zeitraum ab dem Anlegen des initialen vorgegebenen Kupplungsmomentes TTarget keine Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 erkannt, wird das vorgegebene Kupplungsmoment TTarget nachgesteuert und erhöht (vergleiche 2a, 2b). Diese Erhöhung des Kupplungsmomentes TTarget kann sprunghaft oder mit einer Rampe erfolgen. Wird unter den gleichen Bedingungen wie beispielsweise dem vorgegebenen Zeitraum oder nach Erreichen einer vorgegebenen Aktorsollposition L des Kupplungsaktors 12 immer noch keine Drehzahl n erkannt, kann das vorgegebene Kupplungsmoment TTarget weiter erhöht werden.
  • Des Weiteren kann der Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 anhand eines Drehzahlgradienten dn/dt beobachtet werden. Wird erkannt, dass der Verbrennungsmotor 2 sehr schnell anläuft, kann das Kupplungsmoment TTarget reduziert werden. Läuft der Verbrennungsmotor 2 zu langsam an, kann das Kupplungsmoment TTarget erhöht werden. Der Drehzahlgradient dn/dt des Verbrennungsmotors 2 darf aber nur solange ausgewertet werden, solange der Verbrennungsmotor 2 noch nicht gezündet hat.
  • Reicht diese initiale Voraussage des Kupplungsmomentes TTarget nicht aus, kann die Kupplungssteuerung im Wiederstart durch Modulation des Kupplungsmomentes TTarget entgegenwirken. Das heißt, wenn kein Anreißen des Verbrennungsmotors 2 erkannt wird, wird das vorgegebene Kupplungsmoment TTarget um einen vorgegebenen Betrag nachgesteuert. Dies kann beispielsweise durch eine Veränderung der Aktorposition L des Kupplungsaktors 12 um einen Betrag Δx erfolgen, wie es in 3 gezeigt ist.
  • Bei diesem Verfahren ist es von besonderer Bedeutung, dass der überlagerten Hybridsteuerung immer das aktuelle Kupplungsmoment Tact und ein Sollkupplungsmoment TTarget mitgeteilt wird, so dass die überlagerte Hybridsteuerung den Elektromotor 3 besser regeln kann und es zu keinem Schlupfabbau im Wiederstart durch Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes TTarget der Hybridtrennkupplung 4 kommt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Elektromotor
    4
    Hybridtrennkupplung
    5
    Kurbelwelle
    6
    Rotor
    7
    Stator
    8
    Abtriebswelle
    9
    Getriebe
    10
    Antriebsräder
    11
    Getriebesystem
    12
    Kupplungsaktor
  • 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
    • EP 2193060 B1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang, bei welchem eine Hybridtrennkupplung (4) den Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet, wobei bei rein elektrischer Fahrt und geschlossener Hybridtrennkupplung (4) der Verbrennungsmotor (2) unter Verwendung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) der Hybridtrennkupplung (4) durch den Elektromotor (3) wieder gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) der Hybridtrennkupplung (4) beim Wiederstart des Verbrennungsmotors (2) in Abhängigkeit mindestens eines betriebsspezifischen und/oder eines umgebungsspezifischen Parameters verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) nach dem Anlegen des Kupplungsmomentes (TTarget) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ab Anlegen des vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) als betriebsspezifischer Parameter des Hybridantriebsstranges (1) eine Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors (2) überwacht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichterkennung der Drehzahl (n) in einem vorgegebenen Zeitraum ab dem Anlegen des vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) erhöht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als betriebsspezifischer Parameter des Antriebsstranges (1) ein Drehzahlgradient des Verbrennungsmotors (2) überwacht wird, wobei bei einem steilen Drehzahlgradienten das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) reduziert wird, während bei einem flachen Drehzahlgradienten das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) erhöht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlgradient solange ausgewertet wird, solange der Verbrennungsmotor (2) nicht zündet.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) sprunghaft oder über eine Rampe verändert wird.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) vor dem Anlegen des Kupplungsmomentes (TTarget) erfolgt.
  9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als umgebungsspezifischer Parameter eine Umgebungstemperatur verwendet wird.
  10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Kupplungsmoment (Tact) und das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) einer übergeordneten Steuerung zur Regelung des Elektromotors (3) bekanntgemacht werden.
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