DE102020212775A1 - Method for operating a motor vehicle drive train - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor (VM), eine erste elektrische Maschine (EM) sowie ein Getriebe (G) mit einer Pumpe (P) aufweist, wobei die erste elektrische Maschine (EM) mit dem Verbrennungsmotor (VM) verbunden oder verbindbar ist, wobei die Pumpe (P) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM) und mittels einer zweiten elektrischen Maschine (EM2) antreibbar ist, wobei eine Antriebswelle (P1) der Pumpe (P), die erste elektrische Maschine (EM) und die zweite elektrische Maschine (EM2) mit je einem Element (E1, E2, E3) eines Planetenradsatzes (RS) verbunden sind, wobei bei Vorliegen einer Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM) die zweite elektrische Maschine (EM2) betrieben wird, um die Pumpe (P) anzutreiben; sowie elektronische Steuereinheit (ECU) oder Pumpenantriebseinheit (PU) mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) zur Durchführung eines solchen Verfahrens, sowie Kraftfahrzeuggetriebe (G) mit einer solchen Pumpenantriebseinheit (PU).Method for operating a motor vehicle drive train, the drive train having an internal combustion engine (VM), a first electrical machine (EM) and a transmission (G) with a pump (P), the first electrical machine (EM) having the internal combustion engine ( VM) is connected or connectable, wherein the pump (P) can be driven by means of the first electric machine (EM) and by means of a second electric machine (EM2), wherein a drive shaft (P1) of the pump (P), the first electric machine ( EM) and the second electrical machine (EM2) are each connected to an element (E1, E2, E3) of a planetary gear set (RS), wherein when there is a request to start the internal combustion engine (VM) using the first electrical machine (EM), the second electric machine (EM2) is operated to drive the pump (P); and electronic control unit (ECU) or pump drive unit (PU) with an electronic control unit (ECU) for carrying out such a method, and motor vehicle transmission (G) with such a pump drive unit (PU).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. Die Erfindung betrifft ferner eine elektronische Steuereinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Pumpenantriebseinheit mit einer elektronischen Steuereinheit sowie ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer solchen Pumpenantriebseinheit.The invention relates to a method for operating a motor vehicle drive train. The invention also relates to an electronic control unit for carrying out such a method, a pump drive unit with an electronic control unit and a motor vehicle transmission with such a pump drive unit.

Aus der DE 10 2018 206 287 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs bekannt, welcher gemäß der in 4 dargestellten Ausführung als Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine ausgebildet sein kann. Ein Getriebe dieses Antriebsstrangs weist eine Ölpumpe zur Versorgung von hydraulischen Verbrauchen des Getriebes auf. Eine Antriebswelle der Ölpumpe, die elektrische Maschine und ein Elektromotor sind mit je einem Element eines Planetenradsatzes verbunden. Bei einem derartigen Antriebsstrang kann der Verbrennungsmotor mittels der elektrischen Maschine gestartet werden.From the DE 10 2018 206 287 A1 a method for operating a motor vehicle drive train is known, which according to in 4 illustrated embodiment can be designed as a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric machine. A transmission of this drive train has an oil pump for supplying hydraulic consumers of the transmission. A drive shaft of the oil pump, the electric machine and an electric motor are each connected to a member of a planetary gear set. In such a drive train, the internal combustion engine can be started by means of the electric machine.

Das zum Start des Verbrennungsmotors erforderliche Drehmoment hängt von Umgebungseinflüssen ab. Beispielsweise ist das erforderliche Drehmoment bei tiefen Temperaturen deutlich größer als bei höheren Temperaturen. Auch der vorliegende Kurbelwellenwinkel des stillstehenden Verbrennungsmotors hat einen Einfluss auf dessen Start-Drehmoment. Um einen Start des Verbrennungsmotors unter all diesen Betriebsbedingungen zuverlässig gewährleisten zu können, muss die elektrische Maschine und deren Stromversorgung entsprechend leistungsfähig sein. Dies wird in der Regel durch eine entsprechend große elektrische Maschine sowie durch eine Batterie mit entsprechend großer Kapazität gewährleistet. Allerdings steigt durch die Vergrößerung von elektrischer Maschine und Batterie das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs. Dies ist unerwünscht.The torque required to start the internal combustion engine depends on environmental influences. For example, the torque required at low temperatures is significantly greater than at higher temperatures. The existing crankshaft angle of the stationary combustion engine also has an influence on its starting torque. In order to be able to reliably start the internal combustion engine under all these operating conditions, the electric machine and its power supply must be powerful enough. This is usually ensured by a correspondingly large electrical machine and by a battery with a correspondingly large capacity. However, the overall weight of the motor vehicle increases due to the enlargement of the electric machine and battery. This is undesirable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mittels dem ein möglichst effizienter Startvorgang des Verbrennungsmotors erreicht werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a method by means of which the most efficient possible starting process of the internal combustion engine can be achieved.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weitere Lösungen werden durch eine elektronische Steuereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10, durch eine Pumpenantriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11, sowie durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.The object is achieved by the features of patent claim 1. Further solutions are given by an electronic control unit with the features of patent claim 10, by a pump drive unit with the features of patent claim 11, and by a motor vehicle transmission with the features of patent claim 13. Advantageous configurations emerge from the dependent claims, the description and the figures.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs vorgeschlagen, welcher einen Verbrennungsmotor, eine erste elektrische Maschine sowie ein Getriebe mit einer Pumpe zur Druckversorgung von hydraulischen Verbrauchern des Getriebes aufweist. Die erste elektrische Maschine ist mit dem Verbrennungsmotor entweder ständig verbunden oder über ein Kupplung schaltbar verbindbar, sodass der Verbrennungsmotor durch Betrieb der elektrischen Maschine gestartet werden kann.To solve the problem, a method for operating a motor vehicle drive train is proposed, which has an internal combustion engine, a first electrical machine and a transmission with a pump for supplying pressure to hydraulic consumers of the transmission. The first electric machine is either permanently connected to the internal combustion engine or can be connected in a switchable manner via a clutch, so that the internal combustion engine can be started by operating the electric machine.

Die Pumpe des Getriebes ist mittels der elektrischen Maschine und mittels einer zweiten elektrischen Maschine antreibbar. Dazu ist eine Antriebswelle der Pumpe, die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine mit je einem Element eines Planetenradsatzes verbunden. Der Planetenradsatz ist dazu eingerichtet die Antriebsleistung der ersten und zweiten elektrischen Maschine zu summieren und an die Antriebswelle der Pumpe zu übertragen.The pump of the transmission can be driven by means of the electric machine and by means of a second electric machine. For this purpose, a drive shaft of the pump, the first electrical machine and the second electrical machine are each connected to an element of a planetary gear set. The planetary gear set is set up to sum up the drive power of the first and second electric machines and to transmit it to the drive shaft of the pump.

Liegt nun eine Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors mittels der ersten elektrischen Maschine vor, so wird erfindungsgemäß die zweite elektrische Maschine betrieben, um die Pumpe anzutreiben.If there is now a request to start the internal combustion engine using the first electric machine, the second electric machine is operated according to the invention in order to drive the pump.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, das Drehmoment der ersten elektrischen Maschine bestmöglich zum Starten des Verbrennungsmotors zu nutzen. Um dieses Ziel zu erreichen soll die Leistungsaufnahme von anderen Elementen, die ebenfalls von der ersten elektrischen Maschine angetrieben werden, minimiert werden. Dieses Ziel wird durch das erfindungsgemäße Vorgehen erreicht, denn durch Antrieb der Pumpe mittels der zweiten elektrischen Maschine muss das Aufnahmemoment der Pumpe zumindest nur teilweise von der ersten elektrischen Maschine aufgebracht werden.The invention is based on the idea of using the torque of the first electrical machine in the best possible way for starting the internal combustion engine. In order to achieve this goal, the power consumption of other elements that are also driven by the first electric machine should be minimized. This goal is achieved by the procedure according to the invention, because by driving the pump using the second electrical machine, the absorption torque of the pump has to be applied at least partially by the first electrical machine.

Vorzugsweise wird die zweite elektrische Maschine nach erfolgreichem Anlassen des Verbrennungsmotors oder nach Ablauf einer definierten Zeitspanne wieder deaktiviert. Dadurch wird ein unnötiger weiterer Betrieb der zweiten elektrischen Maschine vermieden.The second electric machine is preferably deactivated again after the internal combustion engine has been started successfully or after a defined period of time has elapsed. This avoids unnecessary further operation of the second electrical machine.

Vorzugsweise erfolgt der Betrieb der zweiten elektrischen Maschine bei Vorliegen der Verbrennungsmotor-Startanforderung abhängig von einem Temperaturwert des Verbrennungsmotors und/oder des Getriebes. Dabei wird die zweite elektrische Maschine vorzugsweise dann betrieben, wenn der Temperaturwert kleiner als ein Grenzwert ist. Dadurch wird ein unnötiger Betrieb der zweiten elektrischen Maschine vermieden. Denn bei höheren Temperaturen ist das erforderliche Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors kleiner als bei niedrigen Temperaturen, sodass die erste elektrische Maschine den Verbrennungsmotor auch ohne Zusatzmaßnahmen zuverlässig starten kann. Der Temperaturwert wird vorzugsweise anhand der Öltemperatur des Getriebes bestimmt, da ein Sensor zur Messung der Getriebeöltemperatur üblicherweise ohnehin vorhanden ist.When the internal combustion engine start request is present, the second electrical machine is preferably operated as a function of a temperature value of the internal combustion engine and/or the transmission. In this case, the second electrical machine is preferably operated when the temperature value is less than a limit value. This avoids unnecessary operation of the second electrical machine. Because at higher temperatures, the torque required to start the combustion engine is less than at low temperatures, so that the first electric machine can reliably start the combustion engine even without additional measures. The temperature value is preferably determined using the oil temperature of the transmission, since a sensor for measuring the transmission oil temperature is usually present anyway.

Vorzugsweise erfolgt der Betrieb der zweiten elektrischen Maschine bei Vorliegen der Verbrennungsmotor-Startanforderung abhängig von einem Leistungswert der elektrischen Maschine, welcher beispielsweise anhand eines Ladungszustand einer Batterie bestimmt wird. Die Batterie versorgt die erste elektrische Maschine mit elektrischer Leistung. Ist der Batterie-Ladungszustand kleiner als ein Grenzwert, so steht potenziell nicht das maximal mögliche Drehmoment der ersten elektrischen Maschine zu Verfügung. Durch Betrieb der zweiten elektrischen Maschine kann das verfügbare Drehmoment der ersten elektrischen Maschine bestmöglich zum Starten des Verbrennungsmotors genutzt werden.When the internal combustion engine start request is present, the second electric machine is preferably operated as a function of a power value of the electric machine, which is determined, for example, on the basis of a charge state of a battery. The battery supplies electric power to the first electric machine. If the battery state of charge is less than a limit value, the maximum possible torque of the first electric machine is potentially not available. By operating the second electrical machine, the torque available from the first electrical machine can be used in the best possible way for starting the internal combustion engine.

Soll die zweite elektrische Maschine bei vorliegender Verbrennungsmotor-Startanforderung betrieben werden, so wird der zweiten elektrischen Maschine vorzugsweise eine Soll-Drehzahl oder ein Soll-Drehzahlgradient vorgegeben.If the second electrical machine is to be operated when the internal combustion engine start request is present, a target speed or a target speed gradient is preferably specified for the second electrical machine.

Als weitere Lösung der Aufgabe wird eine elektronische Steuereinheit vorgeschlagen, welche zur Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Die elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise direkt der zweiten elektrischen Maschine zugeordnet, und steuert den Betrieb der zweiten elektrischen Maschine.As a further solution to the problem, an electronic control unit is proposed which is set up to carry out the method described in the introduction. The electronic control unit is preferably assigned directly to the second electrical machine and controls the operation of the second electrical machine.

Als weitere Lösung der Aufgabe wird eine Pumpenantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Pumpenantriebseinheit weist eine elektrische Maschine mit einer Abtriebswelle, einen Sensor zur Ermittlung einer Drehzahl der Abtriebswelle sowie eine elektronische Steuereinheit auf. Die elektronische Steuereinheit ist dazu eingerichtet die elektrische Maschine basierend auf einem Signal des Sensors und zumindest einem weiteren Signal anzusteuern, beispielsweise basierend auf einer Soll-Drehzahl der elektrischen Maschine. Die elektronische Steuereinheit ist dabei zur Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Die Pumpenantriebseinheit kann einen Freilauf zwischen der Abtriebswelle und einem drehfesten Element der Pumpenantriebseinheit aufweisen.A pump drive unit for a motor vehicle is proposed as a further solution to the problem. The pump drive unit has an electric machine with an output shaft, a sensor for determining a speed of the output shaft, and an electronic control unit. The electronic control unit is set up to control the electric machine based on a signal from the sensor and at least one other signal, for example based on a setpoint speed of the electric machine. The electronic control unit is set up to carry out the method described above. The pump drive unit can have a freewheel between the output shaft and a non-rotatable element of the pump drive unit.

Die Pumpenantriebseinheit kann Bestandteil eines Kraftfahrzeuggetriebes sein. Ein solches Kraftfahrzeuggetriebe weist eine Pumpe auf. Die Pumpe ist mittels einer ersten Antriebsquelle und einer zweiten Antriebsquelle antreibbar. Dazu ist eine Antriebswelle der Pumpe, die erste Antriebsquelle und die zweite Antriebsquelle mit je einem Element eines Planetenradsatzes verbunden. Die elektrische Maschine der Pumpenantriebseinheit bildet die zweite Antriebsquelle der Pumpe.The pump drive unit can be part of a motor vehicle transmission. Such a motor vehicle transmission has a pump. The pump can be driven by a first drive source and a second drive source. For this purpose, a drive shaft of the pump, the first drive source and the second drive source are each connected to an element of a planetary gear set. The electric machine of the pump drive unit forms the second drive source of the pump.

Das Kraftfahrzeuggetriebe weist vorzugsweise eine weitere elektronische Steuereinheit auf, die zur Steuerung von Funktionen des Getriebes eingerichtet ist. Beispielsweise steuert die weitere elektronische Steuereinheit die Gangwechsel-Aktuatorik des Getriebes. Die weitere elektronische Steuereinheit steht mit der elektronischen Steuereinheit der Pumpenantriebseinheit in Kommunikationsverbindung, beispielsweise über einen Informations-Bus. Die elektronische Steuereinheit der Pumpenantriebseinheit steuert den Elektromotor basierend auf dem Signal des Sensors und zumindest dem weiteren Signal, wobei die elektronische Steuereinheit der Pumpenantriebseinheit das weitere Signal von der weiteren elektronischen Steuereinheit empfängt.The motor vehicle transmission preferably has a further electronic control unit which is set up to control functions of the transmission. For example, the additional electronic control unit controls the gear change actuators of the transmission. The additional electronic control unit is in communication with the electronic control unit of the pump drive unit, for example via an information bus. The electronic control unit of the pump drive unit controls the electric motor based on the signal from the sensor and at least the further signal, the electronic control unit of the pump drive unit receiving the further signal from the further electronic control unit.

Vorzugsweise ist die elektrische Maschine der Pumpenantriebseinheit mit einem Sonnenrad verbunden, welches ein erstes der Planetenradsatz-Elemente bildet. Die Antriebswelle der Pumpe ist mit einem Planetenträger verbunden, welches ein zweites der Planetenradsatz-Elemente bildet. Die erste Antriebsquelle treibt ein Hohlrad des Planetenradsatzes an, welches ein drittes der Planetenradsatz-Elemente bildet.The electric machine of the pump drive unit is preferably connected to a sun gear which forms a first of the planetary gear set elements. The drive shaft of the pump is connected to a planet carrier which forms a second of the planetary gear set members. The first power source drives a ring gear of the planetary gear set, which forms a third of the planetary gear set members.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

  • 1 bis 3 je eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs; und
  • 4a bis 4c verschieden Betriebszustände eines Planentenradsatzes, dargestellt als Drehzahlplan; und
Exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the figures. Show it:
  • 1 until 3 each a schematic view of a motor vehicle drive train; and
  • 4a until 4c various operating states of a planetary gear set, shown as a speed plan; and

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Kraftfahrzeug-Antriebstrang weist einen Verbrennungsmotor VM und eine damit verbundene erste elektrische Maschine EM zum Antreiben von Antriebsrädern DW des Kraftfahrzeugs auf. Um die Drehzahl- und Drehmomentabgabe-Charakteristik des Verbrennungsmotors VM an die Fahrwiderstände des Kraftfahrzeugs anzupassen, ist zwischen Verbrennungsmotor VM und Antriebsräder DW ein Getriebe G geschaltet. Das Getriebe G weist eine Eingangswelle GW1, einen Getrieberadsatz GS sowie eine Ausgangswelle GW2 auf. Die Eingangswelle GW1 ist über einen Torsionsschwingungsdämpfer TD und einen über eine Kupplung WK überbrückbaren Drehmomentwandler TC mit dem Verbrennungsmotor VM verbunden. Die Ausgangswelle GW2 ist über ein Differentialgetriebe AG mit den Antriebsrädern DW verbunden. Der Getrieberadsatz GS ist dazu eingerichtet verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle GW1 und der Ausgangswelle GW2 bereitzustellen. Dazu können beispielsweise in 1 nicht dargestellte Planetenradsätze und/oder Stirnradstufen zum Einsatz kommen, welche mit Schaltelementen zur Gangbildung zusammenwirken. 1 shows a schematic view of a motor vehicle drive train according to a first embodiment. The motor vehicle drive train has an internal combustion engine VM and a first electric machine EM connected to it for driving drive wheels DW of the motor vehicle. In order to adapt the speed and torque output characteristics of the internal combustion engine VM to the driving resistance of the motor vehicle, a transmission G is connected between the internal combustion engine VM and the drive wheels DW. The transmission G has an input shaft GW1, a gear wheel set GS and an output shaft GW2. The input shaft GW1 is connected to the internal combustion engine VM via a torsional vibration damper TD and a torque converter TC that can be bridged via a clutch WK. The output shaft GW2 is via a differential gear AG connected to the drive wheels DW. The gear wheel set GS is set up to provide different transmission ratios between the input shaft GW1 and the output shaft GW2. For example, in 1 not shown planetary gear sets and / or spur gears are used, which interact with switching elements for gear formation.

Zur Schmierung und Kühlung von Komponenten des Getriebes G ist ein Hydraulikkreislauf vorgesehen. Werden Elemente des Getriebes G hydraulisch betätigt, beispielsweise die Kupplung WK, so erfolgt diese hydraulische Betätigung ebenso durch den Hydraulikkreislauf. Der Hydraulikkreislauf weist eine Pumpe P auf, welche Öl aus einem Tank T ansaugt und einer hydraulischen Steuereinheit HCU zuführt. In der hydraulischen Steuereinheit HCU wird das Öl aus der Pumpe P bedarfsabhängig an die verschiedenen hydraulischen Verbraucher des Getriebes G verteilt. Zur Steuerung der hydraulischen Steuereinheit HCU ist eine elektronische Steuereinheit TCU vorgesehen.A hydraulic circuit is provided for lubricating and cooling components of the transmission G. If elements of the transmission G are actuated hydraulically, for example the clutch WK, then this hydraulic actuation also takes place through the hydraulic circuit. The hydraulic circuit has a pump P, which draws in oil from a tank T and feeds it to a hydraulic control unit HCU. In the hydraulic control unit HCU, the oil from the pump P is distributed to the various hydraulic consumers of the transmission G as required. An electronic control unit TCU is provided to control the hydraulic control unit HCU.

Eine Antriebswelle P1 der Pumpe ist mit einem Planetenträger E2 eines Planetenradsatzes RS verbunden. Am Planetenträger E2 sind mehrere Planetenräder EP drehbar gelagert. Die Planetenräder EP kämmen mit einem Hohlrad E3 und mit einem Sonnenrad E1 des Planetenradsatzes RS. Eine am Hohlrad E3 ausgebildete Außenverzahnung kämmt mit einem Zwischenrad ZR. Das Zwischenrad ZR kämmt mit einer Verzahnung, welche drehfest mit einer Eingangsseite des Drehmomentwandler TC, und somit mit einem Rotor der ersten elektrischen Maschine EM verbunden ist. Das Sonnenrad E1 ist mit einer Abtriebswelle WX einer zweiten elektrischen Maschine EM2 verbunden, welcher beispielsweise als permanenterregter bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist. Zwischen der Abtriebswelle WX und einem drehfesten Element GX ist ein Freilauf F angeordnet.A drive shaft P1 of the pump is connected to a planet carrier E2 of a planetary gear set RS. A plurality of planet gears EP are rotatably mounted on the planet carrier E2. The planet gears EP mesh with a ring gear E3 and with a sun gear E1 of the planetary gear set RS. An external toothing formed on the ring gear E3 meshes with an intermediate gear ZR. The intermediate wheel ZR meshes with a toothing which is non-rotatably connected to an input side of the torque converter TC and thus to a rotor of the first electrical machine EM. The sun gear E1 is connected to an output shaft WX of a second electrical machine EM2, which is designed, for example, as a permanently excited brushless DC motor. A freewheel F is arranged between the output shaft WX and a non-rotatable element GX.

Durch einen solchen Aufbau kann die Pumpe P sowohl vom Verbrennungsmotor VM und/oder von der ersten elektrischen Maschine EM als erste Antriebsquelle als auch von der zweiten elektrischen Maschine EM2 als zweite Antriebsquelle angetrieben werden. Soll die Pumpe P von der zweiten elektrischen Maschine EM2 angetrieben werden, so wird von der elektronischen Steuereinheit TCU ein entsprechender Befehl an eine die zweite elektrische Maschine EM2 steuernde elektronische Steuereinheit ECU übermittelt, beispielsweise eine Soll-Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine EM2. Der elektronischen Steuereinheit ECU ist ein Drehzahlsensor RLS zugeordnet, welcher Drehrichtung und Drehzahl der Abtriebswelle WX ermittelt. Die elektronische Steuereinheit ECU steuert die zweite elektrische Maschine EM2 zur Drehung in eine erste Drehrichtung. In der ersten Drehrichtung befindet sich der Freilauf F in seiner Freilauf-Stellung. Durch Vergleich der Soll-Drehzahl mit der vom Drehzahlsensor RLS ermittelten Ist-Drehzahl der Abtriebswelle WX kann die elektronische Steuereinheit ECU die Drehzahl der Abtriebswelle WX regeln. Die Leistungsversorgung der elektronischen Steuereinheit ECU, der ersten elektrischen Maschine EM und der zweiten elektrischen Maschine EM2 erfolgt über eine Batterie BAT, welche in 1 schematisch dargestellt ist.With such a structure, the pump P can be driven both by the internal combustion engine VM and/or by the first electric machine EM as the first drive source and by the second electric machine EM2 as the second drive source. If the pump P is to be driven by the second electric machine EM2, the electronic control unit TCU transmits a corresponding command to an electronic control unit ECU controlling the second electric machine EM2, for example a setpoint speed of the second electric machine EM2. The electronic control unit ECU is assigned a speed sensor RLS, which determines the direction of rotation and speed of the output shaft WX. The electronic control unit ECU controls the second electric machine EM2 to rotate in a first direction of rotation. In the first direction of rotation, the freewheel F is in its freewheeling position. By comparing the target speed with the actual speed of the output shaft WX determined by the speed sensor RLS, the electronic control unit ECU can regulate the speed of the output shaft WX. The electronic control unit ECU, the first electrical machine EM and the second electrical machine EM2 are supplied with power via a battery BAT, which is 1 is shown schematically.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche im Wesentlichen der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform entspricht. Zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer TD und der ersten elektrischen Maschine EM ist nun eine Trennkupplung K0 angeordnet. Durch Öffnen der Trennkupplung K0 kann die erste elektrische Maschine EM das Kraftfahrzeug antreiben, ohne den Verbrennungsmotor VM mitzuschleppen. Soll die erste elektrische Maschine EM den Verbrennungsmotor VM starten, so wird die Trennkupplung K0 geschlossen. Die Trennkupplung K0 kann beispielsweise durch die Hydraulik des Getriebes G oder durch einen eigenen elektromechanischen Aktuator betätigt werden. 2 shows a schematic view of a motor vehicle drive train according to a second embodiment, which essentially corresponds to that in 1 corresponds to the first embodiment shown. A separating clutch K0 is now arranged between the torsional vibration damper TD and the first electrical machine EM. By opening the separating clutch K0, the first electric machine EM can drive the motor vehicle without dragging the internal combustion engine VM with it. If the first electrical machine EM starts the internal combustion engine VM, the separating clutch K0 is closed. The separating clutch K0 can be actuated, for example, by the hydraulics of the transmission G or by its own electromechanical actuator.

3 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche im Wesentlichen der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform entspricht. Dabei entfällt der Drehmomentwandler und die Überbrückungskupplung, sodass die erste elektrische Maschine EM direkt mit der Eingangswelle GW1 verbunden ist. 3 shows a schematic view of a motor vehicle drive train according to a second embodiment, which essentially corresponds to that in 2 illustrated second embodiment corresponds. The torque converter and the lock-up clutch are omitted here, so that the first electrical machine EM is connected directly to the input shaft GW1.

Soll nun der Verbrennungsmotor VM mittels der ersten elektrischen Maschine EM gestartet werden, so treibt die elektrische Maschine EM über das Zwischenrad ZR und über den Planetenradsatz RS auch die Pumpe P an. Das zum Starten des Verbrennungsmotors VM zur Verfügung stehende Drehmoment der ersten elektrischen Maschine EM wird somit durch das Aufnahmemoment der Pumpe P verringert. Um dies zu vermeiden wird bei Vorliegen einer Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors VM die zweite elektrische Maschine EM2 betrieben. Dies wird durch die Darstellungen gemäß 4a bis 4c verdeutlicht.If the internal combustion engine VM is now to be started by means of the first electrical machine EM, then the electrical machine EM also drives the pump P via the intermediate gear ZR and via the planetary gear set RS. The torque of the first electrical machine EM available for starting the internal combustion engine VM is thus reduced by the absorption torque of the pump P. In order to avoid this, the second electrical machine EM2 is operated when there is a request to start the internal combustion engine VM. This is illustrated by the illustrations 4a until 4c clarified.

4a bis 4c zeigen je einen Drehzahlplan des Planetenradsatzes RS. Im Drehzahlplan sind die Drehzahlen des Sonnenrads E1, des Planetenträgers E2 und des Hohlrads E3 im Verhältnis zueinander dargestellt. Bei einem Drehzahlwert n=0 steht das jeweilige Element still, weist also keine Drehzahl auf. Bei einem Drehzahlwert n+ dreht das jeweilige Element in eine erste Drehrichtung. Bei einem Drehzahlwert n-dreht das jeweilige Element in eine zweite Drehrichtung, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist. Eine Drehzahl der mit dem Planetenträger E2 verbundenen Pumpen-Antriebswelle P1 mit einem Drehzahlwert n+ entspricht einem Pumpenbetrieb in Förderrichtung. Eine Drehzahl der mit dem Planetenträger E2 verbundenen Pumpen-Antriebswelle P1 mit einem Drehzahlwert n- entspricht einem Pumpenbetrieb entgegen der Förderrichtung. 4a until 4c each show a speed diagram of the planetary gearset RS. The speed diagram shows the speeds of the sun gear E1, the planet carrier E2 and the ring gear E3 in relation to each other. With a speed value n=0, the respective element stands still, i.e. has no speed. At a speed value n+, the respective element rotates in a first direction of rotation. at a speed value n-rotates the respective element in a second direction of rotation, which is opposite to the first direction of rotation. A speed of the pump drive shaft P1 connected to the planetary carrier E2 with a speed value n+ corresponds to pump operation in the delivery direction. A rotational speed of the pump drive shaft P1 connected to the planetary carrier E2 with a rotational speed value n− corresponds to pump operation in the opposite direction to the pumping direction.

Liegt nun die Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors VM mittels der ersten elektrischen Maschine EM vor, so wird zunächst die zweite elektrische Maschine EM2 in der ersten Drehrichtung angetrieben. Der Verbrennungsmotor VM steht noch still, sodass das Hohlrad E3 nicht angetrieben wird. Das Widerstandsmoment des Verbrennungsmotors VM ist - unter Berücksichtigung der Stützfaktoren des Planetenradsatzes RS - höher als das Widerstandsmoment der Pumpe P. Somit wird Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine EM2 an die Pumpenantriebswelle P1 übertragen. Dieser Zustand ist in 4a dargestellt.If there is now a request to start the internal combustion engine VM using the first electric machine EM, the second electric machine EM2 is first driven in the first direction of rotation. The internal combustion engine VM is still at a standstill, so that the ring gear E3 is not being driven. The moment of resistance of the internal combustion engine VM is - taking into account the supporting factors of the planetary gear set RS - higher than the moment of resistance of the pump P. Torque is thus transmitted from the second electrical machine EM2 to the pump drive shaft P1. This state is in 4a shown.

Anschließend wird der Verbrennungsmotor VM mittels der ersten elektrischen Maschine EM gestartet, sodass sich auch am Hohlrad E3 eine Drehzahl in die erste Drehrichtung einstellt. Ein solcher Zustand ist in 4b dargestellt. Die Pumpe P wird nun durch gemeinsamen Betrieb der ersten elektrischen Maschine EM und der zweiten elektrischen Maschine EM2 angetrieben. Dadurch wird zumindest ein Teil des Aufnahmemoments der Pumpe P durch die zweite elektrische Maschine EM2 bereitgestellt, der Differenzbetrag steht nun zusätzlich zum Starten des Verbrennungsmotors VM mittels der ersten elektrischen Maschine EM zur Verfügung.The internal combustion engine VM is then started by means of the first electrical machine EM, so that a speed in the first direction of rotation is also set at the ring gear E3. Such a state is in 4b shown. The pump P is now driven by joint operation of the first electrical machine EM and the second electrical machine EM2. As a result, at least part of the absorption torque of the pump P is made available by the second electric machine EM2, and the difference is now also available for starting the internal combustion engine VM using the first electric machine EM.

Ist der Start des Verbrennungsmotors VM abgeschlossen oder ist eine definierte Zeitdauer abgelaufen, so wird die zweite elektrische Maschine EM2 wieder deaktiviert. Der Antrieb der Pumpe P erfolgt nun allein durch den Verbrennungsmotor VM, gegebenenfalls in Kombination mit der ersten elektrischen Maschine EM. Dieser Zustand ist in 4c dargestellt. Das Abstützmoment am Sonnenrad E1 erfolgt über den Freilauf F.If the start of the internal combustion engine VM is complete or if a defined period of time has elapsed, the second electrical machine EM2 is deactivated again. The pump P is now driven solely by the internal combustion engine VM, optionally in combination with the first electrical machine EM. This state is in 4c shown. The support torque at the sun gear E1 is provided by the freewheel F.

Der Betrieb der zweiten elektrischen Maschine EM2 während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors VM muss nicht bei allen Betriebsbedingungen erfolgen. Beispielsweise kann der Betrieb der zweiten elektrischen Maschine EM2 unterbleiben, wenn ein Temperaturwert des Verbrennungsmotors VM oder des Getriebes G oberhalb eines Grenzwerts liegt. Dazu kann beispielsweise das Signal eines Temperatursensors verwendet werden, welche die Temperatur des Öls im Tank T misst. Ergänzend oder alternativ dazu kann der Betrieb der zweiten elektrischen Maschine EM2 unterbleiben, wenn ein Ladungszustand der Batterie BAT groß genug ist, um einen zuverlässigen Start des Verbrennungsmotors VM mittels der ersten elektrischen Maschine EM zu gewährleisten.The operation of the second electrical machine EM2 during the starting process of the internal combustion engine VM does not have to take place under all operating conditions. For example, the operation of the second electric machine EM2 can stop if a temperature value of the internal combustion engine VM or the transmission G is above a limit value. For this purpose, for example, the signal of a temperature sensor, which measures the temperature of the oil in the tank T, can be used. In addition or as an alternative to this, the operation of the second electric machine EM2 can be stopped if the state of charge of the battery BAT is high enough to ensure a reliable start of the internal combustion engine VM using the first electric machine EM.

BezugszeichenlisteReference List

VMVM
Verbrennungsmotorcombustion engine
AGInc
Differentialgetriebedifferential gear
DWDW
Antriebsraddrive wheel
GG
Getriebetransmission
GW1GW1
Eingangswelleinput shaft
GW2GW2
Ausgangswelleoutput shaft
GSGS
Getrieberadsatzgear set
TDTD
Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
TCTC
Drehmomentwandlertorque converter
WKWK
Kupplungcoupling
EMEM
Erste elektrische MaschineFirst electric machine
K0K0
Trennkupplungdisconnect clutch
TCUTCU
Elektronische SteuereinheitElectronic control unit
HCUHCU
Hydraulische SteuereinheitHydraulic control unit
TT
Tanktank
PP
Pumpepump
P1P1
Antriebswelle der PumpeDrive shaft of the pump
ZRZR
Zwischenradintermediate wheel
RSRS
Planetenradsatzplanetary gear set
E1E1
Sonnenradsun gear
E2E2
Planetenträgerplanet carrier
E3E3
Hohlradring gear
EPEP
Planetenradplanet wheel
PUPU
Pumpenantriebseinheitpump drive unit
EM2EM2
Zweite elektrische MaschineSecond electric machine
WXWX
Abtriebswelleoutput shaft
GXGX
Drehfestes ElementNon-rotating element
Ff
Freilauffreewheel
RLSRLS
Sensorsensor
BATBAT
Batteriebattery
nn
Drehzahlwertspeed value

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018206287 A1 [0002]DE 102018206287 A1 [0002]

Claims (15)

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor (VM), eine erste elektrische Maschine (EM) sowie ein Getriebe (G) mit einer Pumpe (P) zur Druckversorgung von hydraulischen Verbrauchern des Getriebes (G) aufweist, - wobei die erste elektrische Maschine (EM) mit dem Verbrennungsmotor (VM) verbunden oder verbindbar ist, sodass der Verbrennungsmotor (VM) durch Betrieb der ersten elektrischen Maschine (EM) gestartet werden kann, - wobei die Pumpe (P) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM) und mittels einer zweiten elektrischen Maschine (EM2) antreibbar ist, wobei eine Antriebswelle (P1) der Pumpe (P), die erste elektrische Maschine (EM) und die zweite elektrische Maschine (EM2) mit je einem Element (E1, E2, E3) eines Planetenradsatzes (RS) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM) die zweite elektrische Maschine (EM2) betrieben wird, um die Pumpe (P) anzutreiben.Method for operating a motor vehicle drive train, the drive train having an internal combustion engine (VM), a first electric machine (EM) and a transmission (G) with a pump (P) for supplying pressure to hydraulic consumers of the transmission (G), - wherein the first electrical machine (EM) is connected or can be connected to the internal combustion engine (VM), so that the internal combustion engine (VM) can be started by operating the first electrical machine (EM), - the pump (P) using the first electrical machine ( EM) and can be driven by means of a second electrical machine (EM2), a drive shaft (P1) of the pump (P), the first electrical machine (EM) and the second electrical machine (EM2) each having an element (E1, E2, E3) of a planetary gear set (RS) are connected, characterized in that when there is a request to start the internal combustion engine (VM) by means of the first electric machine (EM), the second electric M machine (EM2) is operated to drive the pump (P). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (EM2) nach erfolgreichem Anlassen des Verbrennungsmotors (VM) oder nach Ablauf einer definierten Zeitdauer wieder deaktiviert wird.procedure after claim 1 , characterized in that the second electrical machine (EM2) is deactivated again after the internal combustion engine (VM) has been successfully started or after a defined period of time has elapsed. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM) die zweite elektrische Maschine (EM2) abhängig von einem Temperaturwert des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Getriebes (G) betrieben wird.procedure after claim 1 or claim 2 , characterized in that when there is a request to start the internal combustion engine (VM) by means of the first electrical machine (EM), the second electrical machine (EM2) is operated depending on a temperature value of the internal combustion engine (VM) and/or the transmission (G). . Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (EM2) bei Vorliegen der Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) dann betrieben wird, wenn der Temperaturwert kleiner als ein Grenzwert ist.procedure after claim 3 , characterized in that the second electrical machine (EM2) is then operated when the request to start the internal combustion engine (VM) is present when the temperature value is less than a limit value. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturwert anhand einer Öltemperatur des Getriebes (G) bestimmt wird.procedure after claim 3 or claim 4 , characterized in that the temperature value is determined based on an oil temperature of the transmission (G). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) mittels der ersten elektrischen Maschine (EM) die zweite elektrische Maschine (EM2) abhängig von einem zur Verfügung stehenden Leistungswert der elektrischen Maschine (EM) betrieben wird.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that when there is a request to start the internal combustion engine (VM) by means of the first electrical machine (EM), the second electrical machine (EM2) is operated depending on an available power value of the electrical machine (EM). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (EM2) bei Vorliegen der Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) dann betrieben wird, wenn der Leistungswert der elektrischen Maschine (EM) kleiner als ein Grenzwert ist.procedure after claim 6 , characterized in that the second electrical machine (EM2) is then operated when the requirement to start the internal combustion engine (VM) is present when the power value of the electrical machine (EM) is less than a limit value. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungswert der elektrischen Maschine (EM) anhand eines Ladungszustands einer Batterie (BAT) bestimmt wird, welche die erste elektrische Maschine (EM) mit elektrischer Leistung versorgt.procedure after claim 6 or claim 7 , characterized in that the power value of the electrical machine (EM) is determined based on a state of charge of a battery (BAT) which supplies the first electrical machine (EM) with electrical power. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) mittels der elektrischen Maschine (EM) die zweite elektrische Maschine (EM2) durch Vorgabe einer Soll-Drehzahl oder eines Soll-Drehzahlgradienten betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when there is a request to start the internal combustion engine (VM) using the electric machine (EM), the second electric machine (EM2) is operated by specifying a target speed or a target speed gradient. Elektronische Steuereinheit (ECU), dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (ECU) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.Electronic control unit (ECU), characterized in that the electronic control unit (ECU) for carrying out the method according to one of Claims 1 until 9 is set up. Pumpenantriebseinheit (PU) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Pumpenantriebseinheit (PU) eine elektrische Maschine (EM2) mit einer Abtriebswelle (WX), einen Sensor (RLS) zur Drehzahlermittlung der Abtriebswelle (WX) sowie eine elektronische Steuereinheit (ECU) aufweist, wobei die elektronische Steuereinheit (ECU) dazu eingerichtet ist die elektrische Maschine (EM2) basierend auf einem Signal des Sensors (RLS) und zumindest einem weiteren Signal anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (ECU) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.Pump drive unit (PU) for a motor vehicle, the pump drive unit (PU) having an electric machine (EM2) with an output shaft (WX), a sensor (RLS) for determining the speed of the output shaft (WX) and an electronic control unit (ECU), the Electronic control unit (ECU) is set up to control the electric machine (EM2) based on a signal from the sensor (RLS) and at least one further signal, characterized in that the electronic control unit (ECU) for carrying out the method according to one of Claims 1 until 9 is set up. Pumpenantriebseinheit (PU) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Freilauf (F) zwischen der Abtriebswelle (WX) und einem drehfesten Element (GX) der Pumpenantriebseinheit (PU).Pump drive unit (PU) after claim 11 , Characterized by a freewheel (F) between the output shaft (WX) and a non-rotatable element (GX) of the pump drive unit (PU). Kraftfahrzeuggetriebe (G) mit einer Pumpe (P) zur Ölversorgung von hydraulischen Verbrauchern des Kraftfahrzeuggetriebes (G), wobei eine Antriebswelle (P1) der Pumpe (P) mittels einer ersten Antriebsquelle (VM, EM) und mittels einer zweiten Antriebsquelle (EM2) antreibbar ist, wobei die Antriebswelle (P1) der Pumpe (P), die erste Antriebsquelle (VM, EM) und die zweite Antriebsquelle (EM2) mit je einem Element (E1, E2, E3) eines Planetenradsatzes (RS) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeuggetriebe (G) eine Pumpenantriebseinheit (PU) nach Anspruch 11 oder nach Anspruch 12 zum Antrieb der Pumpe (P) aufweist, wobei die zweite Antriebsquelle durch die elektrische Maschine (EM2) der Pumpenantriebseinheit (PU) gebildet ist.Motor vehicle transmission (G) with a pump (P) for supplying oil to hydraulic consumers of the motor vehicle transmission (G), a drive shaft (P1) of the pump (P) being drivable by means of a first drive source (VM, EM) and by means of a second drive source (EM2). is, wherein the drive shaft (P1) of the pump (P), the first drive source (VM, EM) and the second drive source (EM2) each having an element (E1, E2, E3) of a planetary gear set (RS) are connected, characterized that the motor vehicle gear (G) after a pump drive unit (PU). claim 11 or after claim 12 for driving the pump (P), wherein the second drive source is formed by the electric machine (EM2) of the pump drive unit (PU). Kraftfahrzeuggetriebe (G) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeuggetriebe (G) eine weitere elektronische Steuereinheit (TCU) aufweist, welche zur Steuerung von Funktionen des Kraftfahrzeuggetriebes (G) eingerichtet ist, wobei die weitere elektronische Steuereinheit (TCU) mit der elektronischen Steuereinheit (ECU) der Pumpenantriebseinheit (PU) in Kommunikationsverbindung steht, wobei die elektronische Steuereinheit (ECU) der Pumpenantriebseinheit (PU) dazu eingerichtet ist den Elektromotor (EM2) basierend auf dem Signal des Sensors (RLS) und zumindest dem weiteren Signal anzusteuern, wobei die elektronische Steuereinheit (ECU) der Pumpenantriebseinheit (PU) das weitere Signal von der weiteren elektronischen Steuereinheit (TCU) empfängt.Motor vehicle transmission (G) after Claim 13 , characterized in that the motor vehicle transmission (G) has a further electronic control unit (TCU) which is set up to control functions of the motor vehicle transmission (G), the further electronic control unit (TCU) being connected to the electronic control unit (ECU) of the pump drive unit ( PU) is in communication, with the electronic control unit (ECU) of the pump drive unit (PU) being set up to control the electric motor (EM2) based on the signal from the sensor (RLS) and at least the other signal, with the electronic control unit (ECU) of the Pump drive unit (PU) receives the further signal from the further electronic control unit (TCU). Kraftfahrzeuggetriebe (G) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass - ein erstes der Elemente (E1) des Planetenradsatzes (RS) ein Sonnenrad ist und mit der Abtriebswelle (WX) der elektrischen Maschine (EM2) der Pumpenantriebseinheit (PU) verbunden ist, - wobei ein zweites der Elemente (E2) des Planetenradsatzes (RS) ein Planetenträger ist und mit der Antriebswelle (P1) der Pumpe (P) verbunden ist, und - wobei ein drittes der Elemente (E3) des Planetenradsatzes (RS) ein Hohlrad ist und durch die erste Antriebsquelle (VM, EM) antreibbar ist.Motor vehicle transmission (G) after Claim 13 or Claim 14 characterized in that - a first of the elements (E1) of the planetary gear set (RS) is a sun gear and is connected to the output shaft (WX) of the electric machine (EM2) of the pump drive unit (PU), - a second of the elements (E2) of the planetary gear set (RS) is a planet carrier and is connected to the drive shaft (P1) of the pump (P), and - a third of the elements (E3) of the planetary gear set (RS) being a ring gear and driven by the first drive source (VM, EM ) is drivable.
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