DE102018126881A1 - Verfahren für einen Antriebsstrang und Hybridmodul in einem Antriebsstrang - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wobei ein erster Elektromotor (16) ein erstes Antriebsdrehmoment, ein zweiter Elektromotor (26) ein zweites Antriebsdrehmoment und ein Verbrennungsmotor (12) ein drittes Antriebsdrehmoment an einen Abtrieb (14) bereitstellen kann und der Verbrennungsmotor (12) und der erste Elektromotor (16) über eine Trennkupplung (20) mit dem Abtrieb (14) verbindbar sind, wobei bei Vorliegen einer bestimmten Beschleunigungsanforderung die Trennkupplung (20) unabhängig von einem Zustand des Verbrennungsmotors (12) geschlossen wird und der erste Elektromotor (16) das erste Antriebsdrehmoment und der zweite Elektromotor (26) das zweite Antriebsdrehmoment gemeinsam an den Abtrieb (14) abgeben. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Hybridmodul (10) in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, bei dem ein derartiges Verfahren (100) angewendet wird, wobei das Hybridmodul den ersten Elektromotor (16) und/oder den zweiten Elektromotor (26) und die Trennkupplung (20) aufweist
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Hybridmodul nach Anspruch 10.
- Ein Antriebsstrang in einem Fahrzeug ist beispielsweise aus
DE 102 46 839 A1 bekannt. Dabei werden ein erster und zweiter Elektromotor zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Abtrieb eingesetzt. Zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Abtrieb ist eine Kupplung angeordnet. Bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs nur durch den zweiten Elektromotor, da ansonsten eine Drehzahl des Verbrennungsmotors zu gering wäre. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs zu verbessern.
- Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei ein erster Elektromotor ein erstes Antriebsdrehmoment, ein zweiter Elektromotor ein zweites Antriebsdrehmoment und ein Verbrennungsmotor ein drittes Antriebsdrehmoment an einen Abtrieb bereitstellen kann und der Verbrennungsmotor und der erste Elektromotor über eine Trennkupplung mit dem Abtrieb verbindbar sind, wobei bei Vorliegen einer bestimmten Beschleunigungsanforderung die Trennkupplung unabhängig von einem Zustand des Verbrennungsmotors geschlossen wird und der erste Elektromotor das erste Antriebsdrehmoment und der zweite Elektromotor das zweite Antriebsdrehmoment gemeinsam an den Abtrieb abgeben.
- Dadurch kann der Antriebsstrang des Fahrzeugs besser betrieben werden. Der Antriebsstrang kann verbessert werden. Das Fahrzeug kann eine höhere Beschleunigung aufweisen und Beschleunigungsvorgänge, beispielsweise Überholvorgänge mit dem Fahrzeug, können schneller durchgeführt werden. Das Ansprechverhalten des Fahrzeugs kann verbessert werden.
- Die Trennkupplung kann bei Vorliegen einer bestimmten Beschleunigungsanforderung unmittelbar geschlossen werden.
- Das erste, zweite oder dritte Antriebsdrehmoment kann eigenständig dem Abtrieb bereitgestellt werden und dabei das Fahrzeug antreiben. Das erste, zweite oder dritte Antriebsdrehmoment kann grösser sein als das zum Fortbewegen des Fahrzeugs notwendige Drehmoment.
- Der erste Elektromotor kann mit dem Verbrennungsmotor verbunden sein. Ein Rotor des Elektromotors kann mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden sein. Der erste Elektromotor kann auf einer Seite des Verbrennungsmotors angeordnet sein, auf der die Trennkupplung angeordnet ist.
- Das erste Antriebsdrehmoment kann an einem Kupplungseingang der Trennkupplung wirken.
- In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der erste Elektromotor, der zweite Elektromotor und der Verbrennungsmotor in Reihe geschaltet und die Trennkupplung ist zwischen dem zweiten Elektromotor und dem Verbrennungsmotor wirksam angeordnet. Der erste Elektromotor kann gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor mit einem Kupplungseingang der Trennkupplung und der zweite Elektromotor mit einem Kupplungsausgang der Trennkupplung verbunden sein.
- In einer speziellen Ausführung der Erfindung dreht der Verbrennungsmotor mit einer ersten Drehzahl, wenn zumindest der erste Elektromotor das erste Antriebsdrehmoment bereitstellt.
- Bevorzugt wenn die erste Drehzahl unterhalb einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt läuft der Verbrennungsmotor freidrehend und wird mitgeschleppt. Bevorzugt wenn die erste Drehzahl gleich einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors ist oder oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt, wird zusätzlich zu dem ersten und zweiten Antriebsdrehmoment auch das dritte Antriebsdrehmoment an den Abtrieb abgegeben.
- Die erste Drehzahl kann mit der Fahrgeschwindigkeit korrelieren. Bevorzugt kann die Zuschaltung des Verbrennungsmotors zur Abgabe des dritten Antriebsdrehmoments an den Abtrieb abhängig von einer Fahrgeschwindigkeit erfolgen. Beispielsweise kann die der Leerlaufdrehzahl entsprechende Fahrgeschwindigkeit bei ungefähr 50 km/h liegen.
- Bei Vorliegen der bestimmten Beschleunigungsanforderung kann die Trennkupplung unabhängig von der ersten Drehzahl in Bezug auf die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors geschlossen werden. Bei Vorliegen der bestimmten Beschleunigungsanforderung kann die Trennkupplung unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit in Bezug auf die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors geschlossen werden.
- In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung liegt die Beschleunigungsanforderung vor, wenn ein erster Parameter erreicht oder überschritten wird. Der erste Parameter kann ein bestimmter Fahrpedalgradient oder eine bestimmte Fahrpedalstellung sein. Die Festlegung über den ersten Parameter kann eine Erkennung einer Absicht des Fahrers des Fahrzeugs ermöglichen. Beispielsweise können Kick-Down-Bedingungen die Beschleunigungsanforderung auslösen.
- In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung liegt die Beschleunigungsanforderung vor, wenn zusätzlich zu dem ersten Parameter ein zweiter Parameter erreicht oder überschritten wird. Der zweite Parameter kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Der zweite Parameter kann dann erreicht sein, wenn das Fahrzeug stillsteht. Ist dann auch noch der erste Parameter erreicht oder überschritten, kann die Beschleunigungsanforderung ausgelöst werden.
- Wenigstens eine der zuvor genannten Aufgaben kann durch ein Hybridmodul in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, bei dem das Verfahren mit wenigstens einem der vorstehend genannten Merkmale angewendet wird, gelöst werden.
- Das Hybridmodul kann den ersten und/oder zweiten Elektromotor und die Trennkupplung aufweisen.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
- Figurenliste
- Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
-
1 : Einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Hybridmodul in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. -
2 : Ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. -
3 : Ein Beschleunigungsdiagramm eines Fahrzeugs bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. -
1 zeigt einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Hybridmodul10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Hybridmodul10 ist zwischen einem Verbrennungsmotor12 und einem Abtrieb14 , der insbesondere durch Fahrzeugräder gebildet wird, angeordnet. Das Hybridmodul10 weist einen ersten Elektromotor16 auf, der ein erstes Antriebsdrehmoment bereitstellen kann und der mit dem Verbrennungsmotor12 , der ein drittes Antriebsdrehmoment bereitstellen kann, verbunden ist. Dabei kann eine Kurbelwelle17 des Verbrennungsmotors12 mit einem Rotor18 des ersten Elektromotors16 drehfest verbunden sein. - Der erste Elektromotor
16 und der Verbrennungsmotor12 sind gemeinsam über eine Trennkupplung20 mit dem Abtrieb14 verbindbar. Der erste Elektromotor16 und der Verbrennungsmotor12 sind mit einem Kupplungseingang22 der Trennkupplung20 verbunden. Bei geschlossener Trennkupplung20 können der erste Elektromotor16 das erste Antriebsdrehmoment und der Verbrennungsmotor12 das dritte Antriebsdrehmoment an den Abtrieb14 gemeinsam übertragen. - Mit einem Kupplungsausgang
24 der Trennkupplung20 ist ein zweiter Elektromotor26 verbunden, der eine zweites Antriebsdrehmoment bereitstellt. Der zweite Elektromotor26 weist einen Rotor28 auf, der mit dem Kupplungsausgang24 drehfest verbunden ist und auch mit dem Abtrieb14 verbunden ist. - Der erste Elektromotor
16 , der zweite Elektromotor26 und der Verbrennungsmotor12 sind in Reihe geschaltet und die Trennkupplung20 ist zwischen dem zweiten Elektromotor26 und dem Verbrennungsmotor12 sowie zwischen dem zweiten Elektromotor26 und dem ersten Elektromotor16 wirksam angeordnet. - Ist die Trennkupplung
20 geschlossen, kann der erste Elektromotor16 das erste Antriebsdrehmoment und der zweite Elektromotor26 das zweite Antriebsdrehmoment an den Abtrieb14 abgeben. Ob der Verbrennungsmotor12 das dritte Antriebsdrehmoment bereitstellt und bei geschlossener Trennkupplung20 ebenfalls an den Abtrieb14 abgibt, hängt davon ab, welche Drehzahl an dem Verbrennungsmotor12 anliegt. - Wenn zumindest der erste Elektromotor
16 das erste Antriebsdrehmoment bereitstellt, dreht der Verbrennungsmotor12 mit einer ersten Drehzahl30 . Wenn die erste Drehzahl30 unterhalb einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors12 liegt, läuft der Verbrennungsmotor12 freidrehend und wird mitgeschleppt. Dabei liegt ein Schleppmoment des Verbrennungsmotors12 vor, welches dem ersten Antriebsdrehmoment entgegenwirkt. Das Schleppmoment kann beispielsweise 20 bis 40 Nm betragen. - Wenn die erste Drehzahl
30 einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors12 entspricht oder darüber liegt, wird der Verbrennungsmotor12 aktiv betrieben und stellt das dritte Antriebsdrehmoment bereit. Dabei summiert sich das dritte Antriebsdrehmoment zusammen mit dem ersten Antriebsdrehmoment und wenn auch der zweite Elektromotor26 betrieben wird, mit dem zweiten Antriebsdrehmoment zu einem Gesamtantriebsdrehmoment auf, welches bei geschlossener Trennkupplung20 an dem Abtrieb14 zur Antreiben des Fahrzeugs vorliegt. - In
2 ist ein Verfahren100 zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Antriebsstrang weist einen ersten Elektromotor auf, der ein erstes Antriebsdrehmoment bereitstellen kann und einen zweiten Elektromotor auf, der ein zweites Antriebsdrehmoment bereitstellen kann. Weiterhin weist der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor auf, der ein drittes Antriebsdrehmoment bereitstellen kann. Das erste, zweite und dritte Antriebsdrehmoment können gemeinsam an einen Abtrieb bereitgestellt werden. - Der Verbrennungsmotor und der erste Elektromotor sind über eine Trennkupplung mit dem Abtrieb verbindbar. Der zweite Elektromotor ist mit dem Abtrieb fest verbunden.
- Bei dem Verfahren erfolgt als erstes eine Abfrage
102 , ob eine bestimmte Beschleunigungsanforderung vorliegt. Die Beschleunigungsanforderung liegt dann vor, wenn ein erster Parameter103 erreicht oder überschritten wird. Der erste Parameter103 kann ein bestimmter Fahrpedalgradient oder eine bestimmte Fahrpedalstellung sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Beschleunigungsanforderung vorliegt, wenn zusätzlich zu dem ersten Parameter103 ein zweiter Parameter104 erreicht oder überschritten wird. Der zweite Parameter kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Beispielsweise kann die Beschleunigungsanforderung mindestens erst dann vorliegen, wenn das Fahrzeug stillsteht. - Bei Vorliegen der Beschleunigungsanforderung erfolgt ein Schließen
105 der Trennkupplung unabhängig von einem Zustand des Verbrennungsmotors, insbesondere unabhängig davon ob der Verbrennungsmotor gerade ausgeschaltet ist oder aktiv betrieben wird. Dadurch kann das erste Antriebsdrehmoment durch den ersten Elektromotor und das zweite Antriebsdrehmoment durch den zweiten Elektromotor gemeinsam an den Abtrieb abgeben 106 werden. - Wenn zumindest der erste Elektromotor das erste Antriebsdrehmoment bereitstellt, dreht der Verbrennungsmotor mit einer ersten Drehzahl. Es erfolgt eine Überprüfung
108 , ob die erste Drehzahl unterhalb einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt. Ist dies der Fall, dann läuft der Verbrennungsmotor freidrehend und wird mitgeschleppt 110. - Ergibt die Überprüfung
108 , dass die erste Drehzahl gleich der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors ist oder oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt, gibt der Verbrennungsmotor zusätzlich zu dem ersten und zweiten Antriebsdrehmoment auch das dritte Antriebsdrehmoment an den Abtrieb ab 112. - Die erste Drehzahl kann mit der Fahrgeschwindigkeit korrelieren. Bevorzugt kann die Zuschaltung des Verbrennungsmotors zur Abgabe des dritten Antriebsdrehmoments an den Abtrieb abhängig von einer Fahrgeschwindigkeit erfolgen. Beispielsweise kann die der Leerlaufdrehzahl entsprechende Fahrgeschwindigkeit bei ungefähr 50 km/h liegen.
-
3 zeigt ein Beschleunigungsdiagramm200 eines Fahrzeugs bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Beschleunigungsdiagramm200 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf eines Beschleunigungsmoments am Abtrieb. Der Kurvenverlauf202 gibt dabei den zeitlichen Verlauf des Beschleunigungsmoments am Abtrieb eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs an, bei dem das Verfahren nicht angewendet wird. - Der Kurvenverlauf
204 gibt den zeitlichen Verlauf des Beschleunigungsmoments am Abtrieb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs, beispielsweise an den Fahrzeugrädern, bei Anwendung des Verfahrens an. Bei Erfüllung der Beschleunigungsanforderung, was bei dem Zeitpunkt205 erfolgt, wird die Trennkupplung geschlossen und ab dann beschleunigen der erste Elektromotor mit dem ersten Antriebsdrehmoment und der zweite Elektromotor mit dem zweiten Antriebsdrehmoment das Fahrzeug, hier verdeutlicht durch den Kurvenabschnitt206 . - Das dritte Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors steht ab dem Zeitpunkt
207 zur Verfügung, denn dann hat die erste Drehzahl die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors erreicht und der Verbrennungsmotor kann aktiv betrieben werden und das dritte Antriebsdrehmoment, gemeinsam mit dem ersten und zweiten Antriebsdrehmoment an den Abtrieb abgeben, entsprechend dem hier gezeigten Kurvenabschnitt208 . - Im Vergleich dazu ist das Beschleunigungsmoment am Abtrieb im zeitlichen Verlauf durch den Kurvenverlauf
202 ohne Anwendung des Verfahrens dargestellt. Die Trennkupplung wird hierbei erst geschlossen, wenn der Verbrennungsmotor die Leerlaufdrehzahl erreicht hat, was hier bei dem Zeitpunkt209 erfolgt. Erst dann kann der erste Elektromotor zusätzlich zu dem zweiten Elektromotor das jeweilige Antriebsdrehmoment an den Abtrieb abgeben. - Das Beschleunigungsmoment bei Anwendung des Verfahrens kann jedoch zeitlich früher und stärker an dem Abtrieb bereitgestellt werden. Dadurch kann eine stärkere Beschleunigung des Fahrzeugs ermöglicht werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 10
- Hybridmodul
- 12
- Verbrennungsmotor
- 14
- Abtrieb
- 16
- erster Elektromotor
- 17
- Kurbelwelle
- 18
- Rotor
- 20
- Trennkupplung
- 22
- Kupplungseingang
- 24
- Kupplungsausgang
- 26
- zweiter Elektromotor
- 28
- Rotor
- 30
- Drehzahl
- 100
- Verfahren
- 102
- Abfrage
- 103
- erster Parameter
- 104
- zweiter Parameter
- 105
- Schließen der Trennkupplung
- 106
- Abgabe an den Abtrieb
- 108
- Überprüfung
- 110
- Verbrennungsmotor mitschleppen
- 112
- Abgabe an den Abtrieb
- 200
- Beschleunigungsdiagramm
- 202
- Kurvenverlauf
- 204
- Kurvenverlauf
- 205
- Zeitpunkt
- 206
- Kurvenabschnitt
- 207
- Zeitpunkt
- 208
- Kurvenabschnitt
- 209
- Zeitpunkt
- 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
-
- DE 10246839 A1 [0002]
Claims (10)
- Verfahren (100) zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wobei ein erster Elektromotor (16) ein erstes Antriebsdrehmoment, ein zweiter Elektromotor (26) ein zweites Antriebsdrehmoment und ein Verbrennungsmotor (12) ein drittes Antriebsdrehmoment an einen Abtrieb (14) bereitstellen kann und der Verbrennungsmotor (12) und der erste Elektromotor (16) über eine Trennkupplung (20) mit dem Abtrieb (14) verbindbar sind dadurch gekennzeichnet, dass, bei Vorliegen einer bestimmten Beschleunigungsanforderung die Trennkupplung (20) unabhängig von einem Zustand des Verbrennungsmotors (12) geschlossen wird und der erste Elektromotor (16) das erste Antriebsdrehmoment und der zweite Elektromotor (26) das zweite Antriebsdrehmoment gemeinsam an den Abtrieb (14) abgeben.
- Verfahren (100) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromotor (16), der zweite Elektromotor (26) und der Verbrennungsmotor (12) in Reihe geschaltet sind und die Trennkupplung (20) zwischen dem zweiten Elektromotor (26) und dem Verbrennungsmotor (12) wirksam angeordnet ist. - Verfahren (100) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass wenn zumindest der erste Elektromotor (16) das erste Antriebsdrehmoment bereitstellt, der Verbrennungsmotor (12) mit einer ersten Drehzahl (30) dreht. - Verfahren (100) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass wenn die erste Drehzahl (30) unterhalb einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (12) liegt, der Verbrennungsmotor (12) freidrehend läuft und mitgeschleppt wird. - Verfahren (100) nach
Anspruch 3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass wenn die erste Drehzahl (30) gleich einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (12) ist oder oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (12) liegt, zusätzlich zu dem ersten und zweiten Antriebsdrehmoment auch das dritte Antriebsdrehmoment an den Abtrieb (14) abgegeben wird. - Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsanforderung vorliegt, wenn ein erster Parameter (103) erreicht oder überschritten wird.
- Verfahren (100) nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Parameter (103) ein bestimmter Fahrpedalgradient oder eine bestimmte Fahrpedalstellung ist. - Verfahren (100) nach
Anspruch 6 oder7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsanforderung vorliegt, wenn zusätzlich zu dem ersten Parameter (103) ein zweiter Parameter (104) erreicht oder überschritten wird. - Verfahren (100) nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Parameter (104) eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist. - Hybridmodul (10) in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, bei dem das Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche angewendet wird, wobei das Hybridmodul den ersten Elektromotor (16) und/oder den zweiten Elektromotor (26) und die Trennkupplung (20) aufweist.
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