DE102019111478A1 - Control device and method for operating a hybrid drive - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, mindestens einen Drehschwingungstilger und eine elektronische Steuereinheit umfasst, wobei der Drehschwingungstilger auf die optimale Schwingungsdämpfung bei voller Zylinderanzahl des Verbrennungsmotors bei verbrennungsmotorischem Betrieb ausgelegt ist und wobei die Steuereinheit derart ausgestaltet ist, dass die elektrische Maschine bei nur teilabgeschalteten Zylindern des Verbrennungsmotors die fehlenden zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen der abgeschalteten Zylinder zumindest nahezu gleichermaßen bis zum Wiedereinschalten aller Zylinder des Verbrennungsmotors ergänzt.The invention relates to a control device for a hybrid drive which comprises an internal combustion engine, an electric machine, at least one torsional vibration damper and an electronic control unit, the torsional vibration damper being designed for optimum vibration damping with the full number of cylinders of the internal combustion engine in internal combustion engine operation and the control unit being designed in this way that the electric machine supplements the missing cylinder ignition-dependent torque excitations of the deactivated cylinders at least almost equally until all cylinders of the internal combustion engine are switched on again when the internal combustion engine's cylinders are only partially switched off.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebs für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Elektro-Antriebsmotor (auch elektrische Maschine oder kurz Elektromotor genannt) und mit einem Verbrennungsmotor (auch Verbrennungskraftmaschine (VKM) genannt), die jeweils einzeln oder gemeinsam verwendet werden können, um ein meist an einem Getriebeausgang des Fahrzeugs angefordertes Antriebsmoment zu erbringen.The invention relates to a control device and a method for operating a hybrid drive for a motor vehicle with at least one electric drive motor (also called electric machine or electric motor for short) and with an internal combustion engine (also called internal combustion engine (ICE)), each of which is used individually or together can to generate a drive torque that is usually requested at a transmission output of the vehicle.

Die EP 2 911 928 B1 betrifft ein Verfahren zur Drehschwingungsberuhigung in einem Antriebsstrang, welcher eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Hubkolbenmaschine, und zumindest eine mit dieser verbundene zusätzliche Maschine, insbesondere elektrische Maschine, aufweist, wobei während zumindest einer ersten Phase von der Brennkraftmaschine ein Drehmomentimpuls in den Antriebsstrang eingeleitet wird, und wobei durch die zusätzliche Maschine gezielt zumindest ein Drehmomentimpuls zur Drehschwingungsberuhigung generiert wird, wobei der Drehmomentimpuls der zusätzlichen Maschine phasenversetzt zum Drehmomentimpuls der Brennkraftmaschine in den Antriebsstrang während zumindest einer auf die erste Phase folgenden zweiten Phase eingebracht wird. Dabei beschäftigt sich die EP 2 911 928 B1 damit, eine komforterhöhende Lösung für herkömmliche Brennkraftmaschinen mit drei und weniger Zylindern zu schaffen, die aus vibrations- und drehschwingungstechnischer Sicht nachteilig sind.The EP 2 911 928 B1 relates to a method for stabilizing torsional vibrations in a drive train, which has an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, and at least one additional machine connected to it, in particular an electrical machine, with a torque pulse being introduced into the drive train from the internal combustion engine during at least a first phase, and The additional machine generates at least one torque pulse for stabilizing torsional vibrations, the torque pulse of the additional machine being introduced into the drive train during at least one second phase following the first phase, out of phase with the torque pulse of the internal combustion engine. The EP 2 911 928 B1 thus, to create a comfort-increasing solution for conventional internal combustion engines with three or fewer cylinders, which are disadvantageous from a vibration and torsional vibration point of view.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Steuereinheit und einem Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebes unter Beibehaltung der Verbrauchsreduzierung den Komfort und die Dynamik des Fahrzeugs zu verbessern.The object of the invention is to improve the comfort and dynamics of the vehicle in a control unit and a method for operating a hybrid drive while maintaining the reduction in consumption.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the features of the independent patent claims. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.

Die unabhängigen Patentansprüche stellen sowohl eigenständige erfinderische Alternativen als auch in Kombination umsetzbare technische Lehren dar.The independent patent claims represent both independent inventive alternatives and technical teachings that can be implemented in combination.

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, mindestens einen Drehschwingungstilger und eine elektronische Steuereinheit umfasst, wobei der Drehschwingungstilger auf die optimale Schwingungsdämpfung bei voller Zylinderanzahl des Verbrennungsmotors bei verbrennungsmotorischem Betrieb ausgelegt ist.The invention relates to a control device for a hybrid drive which comprises an internal combustion engine, an electric machine, at least one torsional vibration damper and an electronic control unit, the torsional vibration damper being designed for optimal vibration damping with the full number of cylinders of the internal combustion engine during internal combustion engine operation.

Weiterhin ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine bei nur teilabgeschalteten Zylindern des Verbrennungsmotors die fehlenden zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen der abgeschalteten Zylinder zumindest nahezu gleichermaßen bis zum Wiedereinschalten aller Zylinder des Verbrennungsmotors ergänzt. Ein Teilzylinderbetrieb oder ein Betrieb mit teilabgeschalteten Zylindern bedeutet, dass einige Zylinder des Verbrennungsmotors nicht befeuert werden und somit keine Drehmomentanregungen liefern.Furthermore, the control unit is designed in such a way that the electric machine supplements the missing cylinder ignition-dependent torque excitations of the deactivated cylinders at least almost equally until all cylinders of the internal combustion engine are switched on again when the cylinders of the internal combustion engine are only partially switched off. Partial cylinder operation or operation with partly deactivated cylinders means that some cylinders of the internal combustion engine are not fired and therefore do not deliver any torque excitations.

Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine im rein elektromotorischen Betrieb die zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen des abgeschalteten Verbrennungsmotors bis zum Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors zumindest nahezu gleichermaßen simuliert.Alternatively or additionally, the control unit is designed in such a way that, in purely electric motor mode, the electric machine simulates the cylinder ignition-dependent torque excitations of the switched-off internal combustion engine at least almost equally until the internal combustion engine is switched on again.

Eigenschaft eines Drehschwingungstilgers (insbesondere Drehmassenschwingers) ist, dass schwingend gelagerte Dämpfungsmassen auf die zylinderzahlspezifischen Anregungen des Verbrennungsmotors funktional abgestimmt sind.The property of a torsional vibration damper (in particular a rotating mass oscillator) is that damping masses mounted in oscillation are functionally matched to the number of cylinders specific stimuli of the internal combustion engine.

Der Erfindung liegen folgende zwei Grund-Erkenntnisse zugrunde, die sowohl entweder jede für sich oder auch in Kombination miteinander relevant sind:

  1. 1. Grunderkenntnis:
    • Einsatz mindestens eines bestimmten Drehschwingungsdämpfersystems in Form eines Drehschwingungstilgers, vorzugsweise als Kombination aus Drehschwingungsdämpfer und Drehschwingungstilger, und Aufrechterhaltung der Dämpfung dieses Drehschwingungstilgers (insbesondere ausgeführt als drehzahlsensitiver Massenschwinger oder Fliehkraftpendel) bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen basierend auf Motorordnungen des Verbrennungsmotors mittels entsprechender Drehmomentanregungen aus der elektrischen Maschine:
      • Die Erkenntnis basiert auf einer Analyse des Schwingungsverhaltens eines Hybrid-Antriebsstrangs mit mindestens einem drehzahlsensitiven Drehschwingungstilger, vorzugsweise Massenschwinger, bei einer selektiven Zylinderabschaltung.
The invention is based on the following two basic findings, which are relevant either individually or in combination with one another:
  1. 1. Basic knowledge:
    • Use of at least one specific torsional vibration damper system in the form of a torsional vibration damper, preferably as a combination of torsional vibration damper and torsional vibration damper, and maintaining the damping of this torsional vibration damper (in particular designed as a speed-sensitive mass oscillator or centrifugal pendulum) at different excitation frequencies based on engine orders of the internal combustion engine by means of corresponding torque excitations from the electric machine:
      • The knowledge is based on an analysis of the vibration behavior of a hybrid drive train with at least one speed-sensitive torsional vibration damper, preferably a mass oscillator, with selective cylinder deactivation.

Im Antriebsstrang wird erfindungsgemäß mindestens ein motorordnungsspezifischer Drehschwingungstilger integriert, der eine (möglichst vollständige) Dämpfung der Drehzahlschwingungen im Antriebsstrang vorzugsweise für vergleichsweise niedrige Drehzahlen gewährleistet. Diese sind auf die Zylinderzahl des Verbrennungsmotors abgestimmt. Im Falle einer Zylinderabschaltung verlieren diese Drehschwingungstilger einen Großteil ihrer Wirkung.According to the invention, at least one engine order-specific torsional vibration damper is integrated in the drive train, which ensures damping of the speed vibrations in the drive train, preferably for comparatively low rotational speeds. These are matched to the number of cylinders in the combustion engine. In the event of cylinder deactivation, these torsional vibration absorbers lose a large part of their effectiveness.

Zur Aufrechterhaltung der dämpfenden Wirkung wird weiterhin erfindungsgemäß im Falle der Zylinderabschaltung durch die elektrische Maschine, welche vorzugsweise zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Drehschwingungstilger (insbesondere in Form eines drehzahlsensitiven Massenschwingers) integriert ist, die Anregungsfrequenz für den drehzahlsensitiven Massenschwinger (DSM) aufrechterhalten. Dabei stellt die elektrische Maschine eine frequenzgesteuerte Drehmomentquelle dar, die durch gezielte elektromotorisch erzeugte Drehmomentanregungen die Drehmomentanregungen der fehlenden Zylinder des Verbrennungsmotors ergänzt. Dazu wird zeitlich synchron zu den fehlenden Drehmomentanregungen des abgeschalteten Zylinders eine Drehmomentanregung mit ähnlicher Amplitude und Ausformung durch die elektrische Maschine eingeleitet.To maintain the damping effect, according to the invention, in the case of cylinder deactivation by the electric machine, which is preferably integrated between the internal combustion engine and the torsional vibration damper (in particular in the form of a speed-sensitive mass oscillator), the excitation frequency for the speed-sensitive mass oscillator (DSM) is maintained. The electric machine represents a frequency-controlled torque source that supplements the torque excitations of the missing cylinders of the internal combustion engine through targeted torque excitations generated by an electric motor. For this purpose, a torque excitation with a similar amplitude and shape is initiated by the electric machine synchronously to the missing torque excitations of the deactivated cylinder.

Vorzugsweise ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine ein zusätzlicher Drehschwingungsdämpfer, z.B. in Form einer Federstufe integriert, um die Drehmomentanregungen des Verbrennungsmotors vorzubedämpfen, so dass die Drehmomentanregungen durch die elektrische Maschine nicht auf dem Niveau der Drehmomentanregungen des Verbrennungsmotors erfolgen müssen.

  • 2. Grunderkenntnis:
    • Erhalt der Dämpfungswirkung eines Drehschwingungstilgers, vorzugsweise in Form eines drehzahlsensitiven Massenschwingers, in einem hybridischen Antriebsstrang im elektrischen Fahrmodus:
      • Wie oben bereits erwähnt wird erfindungsgemäß in einem hybridischen Antriebsstrang mit P1- oder P2-Topologie als Maßnahme zur Dämpfung bzw.
An additional torsional vibration damper, e.g. in the form of a spring stage, is preferably integrated between the internal combustion engine and the electrical machine in order to pre-dampen the torque excitations of the internal combustion engine so that the torque excitations by the electrical machine do not have to be at the level of the torque excitations of the internal combustion engine.
  • 2. Basic knowledge:
    • Preservation of the damping effect of a torsional vibration damper, preferably in the form of a speed-sensitive mass oscillator, in a hybrid drive train in electric driving mode:
      • As already mentioned above, according to the invention, in a hybrid drive train with P1 or P2 topology as a measure for damping or

Tilgung der Drehschwingungen des Verbrennungsmotors ein Drehschwingungstilger (insbesondere Drehmassenschwinger) vorgesehen, dessen schwingend gelagerten Dämpfungsmassen auf die zylinderzahlspezifische Anregung des Verbrennungsmotors funktional abgestimmt ist.To eradicate the torsional vibrations of the internal combustion engine, a torsional vibration damper (in particular a rotating mass oscillator) is provided, the oscillating damping mass of which is functionally matched to the cylinder number-specific excitation of the internal combustion engine.

In einem elektrischen Fahrmodus entfällt typischerweise die Anregung durch den Verbrennungsmotor, wobei der Drehmassenschwinger bzw. der Drehschwingungstilger die dämpfenden Eigenschaften verliert.In an electric driving mode, there is typically no excitation by the internal combustion engine, with the rotating mass oscillator or the torsional vibration damper losing its damping properties.

Beim plötzlichen Wiedereinsetzen des Verbrennungsmotors durch seinen Zustart nach einem rein elektrischen Fahren benötigen die schwingenden Drehmassen eine endliche Zeit, um die dämpfende Wirkung zu entfalten. Somit kann es zu Komfortbeeinträchtigungen beim Übergang vom rein elektrischen Fahren zum hybridischen und/oder verbrennungsmotorischen Fahren kommen.When the internal combustion engine is suddenly restarted after a purely electric drive, the oscillating rotating masses need a finite time to develop the damping effect. This can lead to impairments in comfort during the transition from purely electric driving to hybrid and / or internal combustion engine driving.

Gemäß der erfindungsgemäßen zweiten (zusätzlichen oder alternativen) Idee wird daher im rein elektrischen Fahren dem Drehmoment der elektrischen Maschine ein der Anregung durch die Zylinder des Verbrennungsmotors ähnlicher Drehmomentverlauf aufgeprägt, mit dem Ziel, den nachgelagerten Drehschwingungstilger hinsichtlich seiner dämpfenden Wirkung in Funktion zu halten.According to the second (additional or alternative) idea according to the invention, a torque curve similar to the excitation by the cylinders of the internal combustion engine is therefore impressed on the torque of the electric machine in purely electric driving, with the aim of keeping the downstream torsional vibration damper in function with regard to its damping effect.

Der Erfindung liegen noch folgende weiterbildende Erkenntnisse zugrunde:

  • Bei einem Wiederstart des Verbrennungsmotors und der nötigen Zugkraft-Überbrückung durch die elektrische Maschine bis zur Zugkraftübernahme durch den befeuerten Verbrennungsmotor werden unerwünscht erhebliche Energien aufgewendet und es vergeht Zeit.
The invention is also based on the following further educational findings:
  • When the internal combustion engine is restarted and the necessary tractive force bridging by the electrical machine until the tractive force is taken over by the fired internal combustion engine, considerable amounts of energy are undesirably expended and time passes.

Bei bekannten Hybridantrieb-Topologien mit einer Trennkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor wird in der Regel bei rein elektrischem Fahren der Verbrennungsmotor durch Öffnen der Trennkupplung abgekoppelt. Rein elektrisches Fahren mit geschlepptem bzw. gekoppeltem Verbrennungsmotor wurde bisher aufgrund der hohen Schleppmomente nicht angewendet.In known hybrid drive topologies with a separating clutch between the internal combustion engine and the electric motor, the internal combustion engine is usually decoupled by opening the separating clutch during purely electric driving. Purely electric driving with a towed or coupled combustion engine has not been used up to now due to the high drag torque.

Die Erfindung sieht in einer vorteilhaften Weiterbildung vor, bei vorgegebenen Betriebsbedingungen, insbesondere im Zustand des rein elektrischen Fahrens und/oder beim Rekuperieren, den Verbrennungsmotor nicht abzukoppeln (wenn überhaupt möglich), sondern das Schleppmoment des Verbrennungsmotors bestmöglich abzusenken.In an advantageous development, the invention provides, under specified operating conditions, in particular in the state of purely electric driving and / or during recuperation, not to decouple the internal combustion engine (if at all possible), but rather to reduce the drag torque of the internal combustion engine as best as possible.

Dabei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, insbesondere Gaswechsel-Ventilsteuervorrichtungen (für Zylindereinlass- und Zylinderauslassventile), die eigentlich zur Füllungssteuerung bei befeuertem Verbrennungsmotor vorgesehen sind, im Sinne eines zumindest nahezu vollständigen, vorzugsweise kompletten, dauerhaften Schließens der Ein- und Auslassventile im unbefeuerten Betrieb des Verbrennungsmotors anzusteuern. Vorzugsweise wird der unbefeuerte, geschleppte Betrieb des Verbrennungsmotors bei derart geschlossenen Einlass- und Auslassventilen entweder bei rein elektrischem Fahren (positives Antriebsmoment) zu bestimmten Bedingungen oder beim Rekuperieren (negatives Antriebsmoment) zu bestimmten Bedingungen aktiviert.It is proposed according to the invention, in particular, to control gas exchange valve control devices (for cylinder inlet and cylinder outlet valves), which are actually intended for filling control in a fired internal combustion engine, in the sense of an at least almost complete, preferably complete, permanent closing of the inlet and outlet valves in unfired operation of the internal combustion engine . The unfired, dragged operation of the internal combustion engine is preferably activated with inlet and outlet valves closed in this way, either with purely electric driving (positive drive torque) under certain conditions or with recuperation (negative drive torque) under certain conditions.

Mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung werden also im unbefeuerten Betrieb des Verbrennungsmotors sowohl bei Hybridarchitekturen, welche eine feste Kopplung der elektrischen Maschine zum Verbrennungsmotor aufweisen als auch bei Hybridarchitekturen, die eine Trennkupplung zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine aufweisen, mittels Verschließen der Ein- und Auslassventile am Verbrennungsmotor das Schleppmoment signifikant reduziert.With the development according to the invention, in unfired operation of the internal combustion engine, both in hybrid architectures that have a fixed coupling of the electrical machine to the internal combustion engine and in hybrid architectures that have a disconnecting clutch between Combustion engine and electrical machine have, by closing the inlet and outlet valves on the combustion engine, the drag torque is significantly reduced.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung für den Verschluss der Ventile sowohl beim geschleppten rein elektrischen Fahren als auch beim geschleppten Rekuperieren ist einlassseitig eine vollvariable Ventilhubsteuerung und auslassseitig eine einfache Abschaltung des Ventiltriebs mittels einer Schaltaktuatorik. Zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus einer möglichen Ventilsteuervorrichtung für vollvariable Ventilhubsteuerung wird beispielsweise auf die DE 101 23 186 A1 hingewiesen.A particularly advantageous embodiment for closing the valves both when towing purely electric driving and when towing recuperation is a fully variable valve lift control on the inlet side and a simple shutdown of the valve drive on the outlet side by means of switching actuators. To explain the basic structure of a possible valve control device for fully variable valve lift control, reference is made to, for example DE 101 23 186 A1 pointed out.

Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all features of the independent patent claim, which can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to the technical teachings described in the description, which can form an invention that is independent of the features of the independent claims.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm in einer Steuereinheit verwendet. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor der Steuereinheit (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is used in a control unit. The SW program can be set up to be executed on a processor of the control unit (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to execute the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium can comprise a SW program which is set up to be executed on a processor and thereby to execute the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in diverse ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in diverse ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt

  • 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem Hybrid-Antriebsstrang, der wahlweise als P1 oder P2 Architektur ausgestaltet sein kann, und mit einer elektronischen Steuereinheit zur erfindungsgemäßen Ansteuerung der elektrischen Maschine als Elektro-Antriebsmotor,
  • 2 eine erste Alternative zur erfindungsgemäßen Ansteuerung der elektrischen Maschine und
  • 3 eine zweite Alternative zur erfindungsgemäßen Ansteuerung der elektrischen Maschine.
The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments. It shows
  • 1 schematically a vehicle with a hybrid drive train, which can optionally be designed as a P1 or P2 architecture, and with an electronic control unit for controlling the electric machine according to the invention as an electric drive motor,
  • 2 a first alternative to the inventive control of the electrical machine and
  • 3 a second alternative to the control of the electrical machine according to the invention.

1 umfasst einen Verbrennungsmotor 3 und eine elektrische Maschine (Elektromotor) 5, die einzeln oder zusammen genutzt werden können, um ein Antriebsmoment für ein Fahrzeug 1 zu generieren. Der Verbrennungsmotor 3 und die elektrische Maschine 5 sind derart angeordnet, dass sich die durch den jeweiligen Antriebsmotor generierten Momente zu einem Gesamt-Antriebsmoment addieren, das z.B. über ein Getriebe 7 und eine Abtriebswelle des Getriebes 7 in der Regel auf mindestens zwei Antriebsräder des Fahrzeugs 1 übertragen wird. Die elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine 5 wird in einem (hier nicht näher dargestellten) elektrischen Energiespeicher (z. B. 48V Batterie oder Hochvoltspeicher) gespeichert. 1 includes an internal combustion engine 3 and an electric machine (electric motor) 5 that can be used individually or together to generate drive torque for a vehicle 1 to generate. The internal combustion engine 3 and the electric machine 5 are arranged in such a way that the torques generated by the respective drive motor add up to a total drive torque, for example via a transmission 7th and an output shaft of the transmission 7th usually on at least two drive wheels of the vehicle 1 is transmitted. The electrical energy for operating the electrical machine 5 is stored in an electrical energy storage device (not shown here) (e.g. 48V battery or high-voltage storage device).

Das Fahrzeug 1 umfasst weiterhin eine elektronische Steuereinheit 10 (z.B. ein Motor-Steuergerät), die eingerichtet ist, ein angefordertes Gesamt-Antriebsmoment zu bestimmen. Das angeforderte Gesamt-Antriebsmoment kann z.B. über ein Fahrpedal von dem Fahrer des Fahrzeugs 1 vorgegeben werden. Beispielsweise kann ein Fahrer das Fahrpedal betätigen, um ein erhöhtes Gesamt-Antriebsmoment anzufordern. Die Steuereinheit 10 kann eingerichtet sein, das angeforderte Gesamt-Antriebsmoment in ein erstes Moment für den Verbrennungsmotor 3 und in ein zweites Moment für die elektrische Maschine 5 aufzuteilen. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 10 kann eingerichtet sein, den Verbrennungsmotor 3 und die elektrische Maschine 5 in Abhängigkeit von einem angeforderten Gesamt-Antriebsmoment zu betreiben.The vehicle 1 further comprises an electronic control unit 10 (for example an engine control unit) which is set up to determine a requested total drive torque. The requested total drive torque can be provided by the driver of the vehicle, for example via an accelerator pedal 1 can be specified. For example, a driver can operate the accelerator pedal in order to request an increased overall drive torque. The control unit 10 can be set up to convert the requested total drive torque into a first torque for the internal combustion engine 3 and in a second moment for the electric machine 5 split up. In other words, the control unit 10 can be set up the internal combustion engine 3 and the electric machine 5 to operate depending on a requested total drive torque.

Des Weiteren zeigt 1 eine optionale Trennkupplung 8, durch die der Verbrennungsmotor 3 und der Elektromotor 5 entkoppelt werden können. Mit dieser Trennkupplung 8 liegt eine sogenannte P2-Hybrid-Topologie vor. Ohne die Trennkupplung 8 liegt eine sogenannte P1-Hybrid-Topologie vor.Furthermore shows 1 an optional disconnect clutch 8th through which the internal combustion engine 3 and the electric motor 5 can be decoupled. With this disconnect clutch 8th there is a so-called P2 hybrid topology. Without the disconnect clutch 8th there is a so-called P1 hybrid topology.

Ein Drehschwingungsdämpfer 4 ist vorzugsweise in Form eines Federtilgers zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und dem Elektromotor 5 angeordnet. Ein Drehschwingungstilger 9 ist beispielsweise in Form eines Fliehkraftpendels dem Elektromotor 5 nachgeschaltet.A torsional vibration damper 4th is preferably in the form of a spring absorber between the internal combustion engine 3 and the electric motor 5 arranged. A torsional vibration damper 9 is for example in the form of a centrifugal pendulum to the electric motor 5 downstream.

Mit der Schnittebene A - A zwischen dem Elektromotor 5 und dem Drehschwingungstilger 9 ist der Ort angedeutet, an dem die Summe MS der Drehmomentanregungen MV des Verbrennungsmotors 3 und der Drehmomentanregungen ME des Elektromotors 5 (siehe 2 und 3) wirkt.With the section plane A - A between the electric motor 5 and the torsional vibration damper 9 the place is indicated at which the sum MS of the torque excitations MV of the internal combustion engine 3 and the torque excitations ME of the electric motor 5 (please refer 2 and 3 ) works.

Der Verbrennungsmotor 3 weist vorzugsweise eine erste Ventilsteuervorrichtung zum Schließen der Einlassventile und eine zweite Ventilsteuervorrichtung zum Schließen der Auslassventile auf, die in Kombination mit einem Funktionsmodul zur Schleppmoment-Reduzierung in der Steuereinheit 10 durch Schließen der Ein- und Auslassventile eine wirkungsvolle Schleppreduzierung ermöglicht. Schließlich ist vorzugsweise vor oder im Getriebe 7 ein Anfahrelement 6 in Form einer Kupplung vorgesehen. Die Vorrichtungen zur Schleppmomentreduzierung sind in 1 mit dem Bezugszeichen 2 angedeutet.The internal combustion engine 3 preferably has a first valve control device for closing the inlet valves and a second valve control device for closing the outlet valves, which in combination with a functional module for drag torque reduction in the control unit 10 by closing the inlet and outlet valves enables an effective drag reduction. Finally, it is preferably before or in the gearbox 7th a starting element 6th provided in the form of a coupling. The devices for drag torque reduction are in 1 with the reference number 2 indicated.

Der Verbrennungsmotor 3 eines Hybridantriebs kann zumindest zeitweise teilweise oder vollständig deaktiviert werden, z.B. bei einem (ggf. rein) elektrischen Betrieb des Hybridantriebs und/oder bei einem Rekuperieren im sogenannten Schubbetrieb, wenn die Räder des Fahrzeugs die Abtriebswelle antreiben. Die Antriebswelle des deaktivierten Verbrennungsmotors 3 kann somit in einem unbefeuert geschleppten Betrieb von der elektrischen Maschine 5 (bei geschlossener Trennkupplung 8) und/oder von den Rädern des Fahrzeugs 1 angetrieben und/oder mitgedreht werden. Ein unbefeuert geschleppter Betrieb des Verbrennungsmotors 3 hat den Vorteil, dass der Verbrennungsmotor 3 kurzfristig und in effizienter Weise wieder befeuert werden kann, um Antriebsdrehmoment zum Gesamtantrieb des Fahrzeugs 1 beizusteuern.The internal combustion engine 3 a hybrid drive can be partially or completely deactivated at least temporarily, for example in the case of (possibly purely) electrical operation of the hybrid drive and / or during recuperation in so-called overrun mode when the wheels of the vehicle drive the output shaft. The drive shaft of the deactivated internal combustion engine 3 can thus in an unfired towed operation of the electrical machine 5 (with the clutch closed 8th ) and / or from the wheels of the vehicle 1 driven and / or rotated. An unfired towed operation of the internal combustion engine 3 has the advantage that the internal combustion engine 3 can be re-fired at short notice and in an efficient manner to provide drive torque for the overall propulsion of the vehicle 1 to contribute.

Der Drehschwingungstilger 9 ist erfindungsgemäß auf die optimale Schwingungsdämpfung bei voller Zylinderanzahl (hier 4) des Verbrennungsmotors 3 bei verbrennungsmotorischem Betrieb ausgelegt.The torsional vibration damper 9 is according to the invention to the optimal vibration damping with the full number of cylinders (here 4) of the internal combustion engine 3 designed for internal combustion engine operation.

Mittels 2 wird die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der ersten Alternative schematisch bzw. qualitativ dargestellt:

  • Die Steuereinheit 10 ist derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine 5 bei nur teilabgeschalteten Zylindern (hier Z2 und Z4) des Verbrennungsmotors 3 die fehlenden zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen MV der abgeschalteten Zylinder zumindest nahezu gleichermaßen als elektromotorische Drehmomentanregungen ME (Z2' und Z4') bis zum Wiedereinschalten aller Zylinder des Verbrennungsmotors 3 ergänzt. Mit MS ist das Summensignal der beiden Drehmomentanregungen MV und ME dargestellt.
Means 2 the effect of the method according to the invention is shown schematically or qualitatively according to the first alternative:
  • The control unit 10 is designed such that the electrical machine 5 with only partially deactivated cylinders (here Z2 and Z4) of the combustion engine 3 the missing cylinder ignition-dependent torque excitations MV of the deactivated cylinders at least almost equally as electromotive torque excitations ME (Z2 'and Z4') until all cylinders of the internal combustion engine are switched on again 3 added. The sum signal of the two torque excitations MV and ME is shown with MS.

Mittels 3 wird die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der zweiten Alternative dargestellt:

  • Die Steuereinheit 10 ist derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine 5 im rein elektromotorischen Betrieb die zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen Z1 bis Z4 des abgeschalteten Verbrennungsmotors 3 bis zum Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors 3 zumindest nahezu gleichermaßen als elektromotorische Drehmomentanregungen ME (Z1' bis Z4') simuliert.
Means 3 the effect of the method according to the invention is shown according to the second alternative:
  • The control unit 10 is designed such that the electrical machine 5 In purely electric motor operation, the cylinder ignition-dependent torque excitations Z1 to Z4 of the switched-off internal combustion engine 3 until the combustion engine is switched on again 3 simulated at least almost equally as electromotive torque excitations ME (Z1 'to Z4').

Vorzugsweise wird der Verbrennungsmotor 3 im teilweise oder vollständig abgeschalteten Betrieb von der elektrischen Maschine 5 mitgeschleppt, wobei insbesondere bei einer P2-Topologie die Kupplung 8 geschlossen bleibt.Preferably the internal combustion engine 3 when the electrical machine is partially or completely switched off 5 dragged along, particularly with a P2 topology the clutch 8th remains closed.

Der Drehschwingungsdämpfer 4, der zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und der elektrischen Maschine 5 angeordnet ist, ist vorzugsweise als Federstufe zur Schwingungsdämpfung im gesamten Drehzahlbereich ausgestaltet.The torsional vibration damper 4th that between the internal combustion engine 3 and the electric machine 5 is arranged, is preferably designed as a spring stage for vibration damping in the entire speed range.

Der Drehschwingungstilger 9, der nach der elektrischen Maschine 5 angeordnet ist, ist vorzugsweise als drehzahlabhängiges Fliehkraftpendel zur Schwingungsdämpfung im vergleichsweise niedrigen Drehzahlbereich ausgestaltet.The torsional vibration damper 9 that after the electric machine 5 is arranged, is preferably designed as a speed-dependent centrifugal pendulum for vibration damping in the comparatively low speed range.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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  • DE 10123186 A1 [0023]DE 10123186 A1 [0023]

Claims (10)

Steuervorrichtung für einen Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor (3), eine elektrische Maschine (5), mindestens einen Drehschwingungstilger (9) und eine elektronische Steuereinheit (10) umfasst, - wobei der Drehschwingungstilger (9) auf die optimale Schwingungsdämpfung bei verbrennungsmotorischem Betrieb mit voller Zylinderanzahl des Verbrennungsmotors (3) ausgelegt ist, - wobei der Verbrennungsmotor (3) dazu eingerichtet ist, einen Voll- und Teilzylinderbetrieb auszuführen und - wobei die Steuereinheit (10) derart ausgestaltet ist, dass die elektrische Maschine (5) im Teilzylinderbetrieb des Verbrennungsmotors (3) die fehlenden zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen (MV) der abgeschalteten Zylinder (Z2, Z4) zumindest nahezu gleichermaßen mittels elektromotorisch erzeugter Drehmomentanregungen (ME) bis zum Wiedereinschalten aller Zylinder des Verbrennungsmotors (3) ergänzt.Control device for a hybrid drive which comprises an internal combustion engine (3), an electric machine (5), at least one torsional vibration damper (9) and an electronic control unit (10), - wherein the torsional vibration damper (9) is designed for optimal vibration damping in the case of combustion engine operation with the full number of cylinders of the combustion engine (3), - The internal combustion engine (3) being set up to perform full and partial cylinder operation and - the control unit (10) being designed in such a way that the electric machine (5) in partial cylinder operation of the internal combustion engine (3) detects the missing cylinder ignition-dependent torque excitations (MV) of the deactivated cylinders (Z2, Z4) at least almost equally by means of torque excitations (ME) generated by an electric motor until all cylinders of the combustion engine (3) are switched on again. Steuervorrichtung für einen Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor (3), eine elektrische Maschine (5), mindestens einen Drehschwingungstilger (9) und mindestens eine elektronische Steuereinheit (10) umfasst, - wobei der Drehschwingungstilger (9) auf die optimale Schwingungsdämpfung bei verbrennungsmotorischem Betrieb mit voller Zylinderanzahl des Verbrennungsmotors (3) ausgelegt ist und - wobei die Steuereinheit (10) derart ausgestaltet ist, dass die elektrische Maschine (5) im rein elektromotorischen Betrieb die zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen (MV) des abgeschalteten Verbrennungsmotors (3) bis zum Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors (3) zumindest nahezu gleichermaßen mittels elektromotorisch erzeugter Drehmomentanregungen (ME) (ME) simuliert.Control device for a hybrid drive which comprises an internal combustion engine (3), an electrical machine (5), at least one torsional vibration damper (9) and at least one electronic control unit (10), - wherein the torsional vibration damper (9) is designed for optimal vibration damping in the case of internal combustion engine operation with the full number of cylinders of the internal combustion engine (3) and - the control unit (10) being designed in such a way that the electric machine (5) in purely electric motor operation the cylinder ignition-dependent torque excitations (MV) of the switched-off internal combustion engine (3) until the internal combustion engine (3) is switched on again at least almost equally by means of torque excitations generated by an electric motor ( ME) (ME) simulated. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) im teilweise oder vollständig abgeschalteten Betrieb von der elektrischen Maschine (5) mitgeschleppt wird.Control device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the internal combustion engine (3) is dragged along by the electrical machine (5) in partially or completely switched off operation. Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) Verstellvorrichtungen (2) zur Deaktivierung der Ein- und Auslassventil-Öffnungsaktuierungen aufweist und die Steuereinheit (10) derart ausgestaltet ist, dass die Ein- und Auslassventil-Öffnungsaktuierungen deaktiviert werden, wenn der Verbrennungsmotor (3) zumindest teilweise oder vollständig abgeschaltet von der elektrischen Maschine (5) mitgeschleppt wird.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (3) has adjustment devices (2) for deactivating the inlet and outlet valve opening actuations and the control unit (10) is designed such that the inlet and outlet valve opening actuations are deactivated when the internal combustion engine (3) is at least partially or completely switched off by the electric machine (5). Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Drehschwingungsdämpfer (4) zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und der elektrischen Maschine (5) angeordnet ist.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that an additional torsional vibration damper (4) is arranged between the internal combustion engine (3) and the electrical machine (5). Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungstilger (9) zwischen der elektrischen Maschine (5) und einem Anfahrelement (6) angeordnet ist.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the torsional vibration damper (9) is arranged between the electrical machine (5) and a starting element (6). Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (4) als Federstufe zur Schwingungsdämpfung im gesamten Drehzahlbereich ausgestaltet ist.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the torsional vibration damper (4) is designed as a spring stage for vibration damping in the entire speed range. Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungstilger (9) als drehzahlabhängiges Fliehkraftpendel zur Schwingungsdämpfung im vergleichsweise niedrigen Drehzahlbereich ausgestaltet ist.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the torsional vibration damper (9) is designed as a speed-dependent centrifugal pendulum for vibration damping in the comparatively low speed range. Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebs mittels einer Steuereinheit (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, - wobei der Drehschwingungstilger (9) auf die optimale Schwingungsdämpfung bei voller Zylinderanzahl des Verbrennungsmotors (3) bei verbrennungsmotorischem Betrieb ausgelegt wird und - wobei mittels der Steuereinheit (10), die die elektrische Maschine (5) ansteuert, - im rein elektromotorischen Betrieb die zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen (MV) des abgeschalteten Verbrennungsmotors (3) bis zum Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors (3) zumindest nahezu gleichermaßen mittels elektromotorisch erzeugter Drehmomentanregungen (ME) simuliert werden und/oder - bei nur teilabgeschalteten Zylindern des Verbrennungsmotors (3) die fehlenden zylinderzündungsabhängigen Drehmomentanregungen (MV) der abgeschalteten Zylinder (Z2, Z4) zumindest nahezu gleichermaßen mittels elektromotorisch erzeugter Drehmomentanregungen (ME) bis zum Wiedereinschalten aller Zylinder des Verbrennungsmotors (3) ergänzt werden.Method for operating a hybrid drive by means of a control unit (10) according to one of the preceding claims, - The torsional vibration damper (9) being designed for optimal vibration damping with the full number of cylinders of the internal combustion engine (3) in internal combustion engine operation and - wherein by means of the control unit (10) which controls the electrical machine (5), - In purely electric motor operation, the cylinder ignition-dependent torque excitations (MV) of the switched-off internal combustion engine (3) are simulated at least almost equally by means of electric motor-generated torque excitations (ME) until the internal combustion engine (3) is switched on again and / or - If the cylinders of the internal combustion engine (3) are only partially switched off, the missing cylinder ignition-dependent torque excitations (MV) of the deactivated cylinders (Z2, Z4) are supplemented at least almost equally by means of torque excitations (ME) generated by an electric motor until all cylinders of the internal combustion engine (3) are switched on again. Verwendung des Verfahrens oder der Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche bei P2-Topologie-Hybridantrieben mit geschlossen gehaltener Trennkupplung (8) zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und der elektrischen Maschine (5).Use of the method or the control device according to one of the preceding claims in P2 topology hybrid drives with the separating clutch (8) held closed between the internal combustion engine (3) and the electrical machine (5).
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