EP2176108A1 - Verfahren zum starten des verbrennungsmotors während einer lastschaltung bei parallelen hybridfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zum starten des verbrennungsmotors während einer lastschaltung bei parallelen hybridfahrzeugen

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Publication number
EP2176108A1
EP2176108A1 EP08787035A EP08787035A EP2176108A1 EP 2176108 A1 EP2176108 A1 EP 2176108A1 EP 08787035 A EP08787035 A EP 08787035A EP 08787035 A EP08787035 A EP 08787035A EP 2176108 A1 EP2176108 A1 EP 2176108A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
electric machine
switching element
neu
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08787035A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannnes Kaltenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP2176108A1 publication Critical patent/EP2176108A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60Y2400/428—Double clutch arrangements; Dual clutches
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    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a method for starting the internal combustion engine during a load circuit in parallel hybrid vehicles according to the preamble of patent claim 1.
  • hybrid vehicles comprising a hybrid transmission are known. They comprise, in addition to the internal combustion engine, at least one electric motor or one electrical machine.
  • a generator is driven by the internal combustion engine, with the generator supplying electric power to the electric motor driving the wheels.
  • parallel hybrid vehicles are known in which an addition of the torques of the internal combustion engine and at least one connectable to the internal combustion engine electric machine.
  • the electric machines can be connected to the belt drive or to the crankshaft of the internal combustion engine. The torques generated by the internal combustion engine and / or the at least one electric machine are transmitted to the driven axle via a downstream transmission.
  • a drive train with an electrically adjustable hybrid transmission and an electrohydraulic control system a plurality of electric power units and a plurality of torque-transmitting mechanisms is known.
  • the torque-transmitting mechanisms may be selectively engaged by the electro-hydraulic control system to provide four forward speeds, a neutral state, a low and high speed electrical mode, a low and high speed electrically variable modes, and a hill hold mode.
  • a hybrid drive for vehicles at least including a main engine, in particular an internal combustion engine, a generator, an electric motor and a, a sun gear, a ring gear, a planet carrier and planetary gears having planetary gear, which includes at least one output shaft. It is provided that for a first driving range of the vehicle for adding the torques, the drive shafts of the main motor and the electric motor are coupled to the sun gear of the planetary gear and for another driving range of one of the two motors for mechanically adding the rotational speeds according to the superposition principle frictionally on the ring gear the planetary gear is coupled.
  • a propulsion control system for a hybrid motor vehicle comprising an internal combustion engine, a discrete gear ratio transmission, an electric machine disposed between the internal combustion engine and the transmission, and first and second clutches selectively operable to connect to control the rotor of the electric machine with the gearbox or with the internal combustion engine.
  • the known drive control system includes a controller for controlling the engine, the electric machine, and the clutches configured to perform a start-stop function in which the engine is stopped by the electric machine during a stop step and disconnected from gearbox and switched off.
  • a subsequent start-up step the connection of the electrical machine operating as an electric motor to the transmission is established while a first transmission ratio is engaged in the transmission, so that the vehicle is first driven by the electric machine. Subsequently, a change is made from the first gear ratio to a second, higher gear ratio, during which the connection of the internal combustion engine is made with the electric machine, whereby the internal combustion engine is started. Furthermore, it is provided that while in the transmission, the higher transmission ratio is engaged, the connection between the electric machine and the transmission is interrupted by opening the corresponding clutch, resulting in a traction interruption.
  • the connection of the internal combustion engine with the transmission is made, so that when the start step is completed, the vehicle is driven by the internal combustion engine and optionally by the electric machine.
  • the present invention has for its object to provide a method for starting the internal combustion engine in parallel hybrid vehicles, by its implementation of the engine start is conveniently displayed. Furthermore, to be reduced by the inventive method in the context of a start-stop functionality, the number of disturbances in the drive train and comfort can be increased.
  • the transmission capacity of the switching element switching to load transfer increases and simultaneously reduces the transmission capability of the switching off switching element, wherein after load transfer by the switching element switching a speed adjustment of the motor by means of the switching elements and a motor-moment intervention takes place.
  • the engine is formed from the internal combustion engine and the electric machine, while in a load circuit in purely electrical operation, a speed adjustment of the electric machine is performed. Subsequently, the switching off switching element is fully opened and the switching element switching completely closed.
  • the internal combustion engine and / or the electric machine remain torque-guided in such load circuits during the shift while presetting a desired driving torque, and a corresponding torque intervention takes place on the part of the shift sequence control.
  • a clutch is arranged, proposed in the load circuit for synchronization to the new gear speed adjustment of the electric machine by a speed adjustment of perform electrical machine in a speed control mode, wherein the electric machine is controlled speed to the target speed or synchronous speed (synchronous speed) of the new gear, so that the switching element is synchronized and wherein during the speed adjustment of the internal combustion engine by closing the between the engine and the electric machine arranged clutch is started.
  • the torque at the coupling between the engine and the electric machine is passed to the speed controller of the electric machine as a pre-control torque, wherein after adhesion of the clutch, the torque of the internal combustion engine is used as a pre-control torque for the speed controller.
  • pre-control torque for the speed control are also acting on the electrical machine moments of the couplings involved in the circuit.
  • the mass moment of inertia of the electric machine can be used as starting torque for the internal combustion engine during an upshift.
  • the speed curve of the electric machine is also inventively designed such that the speed of the electric machine enters the target speed with a low gradient.
  • the speed of the electric machine reaches the target speed or the synchronous speed of the gearshifting gear, the electric machine is returned to the torque-controlled mode and the switching element is fully closed. After completion of the load circuit of the internal combustion engine and the electric machine are coupled via the new transmission gear with the output of the transmission.
  • the inventive starting of the internal combustion engine during a load circuit in the purely electrical operation of a hybrid vehicle can be carried out in an advantageous manner in the context of a start / stop functionality.
  • the inventive design of the speed control of the e- lekthschen machine in a load circuit the switching times are shortened because an electric machine is precisely and dynamically speed controlled. Furthermore, a particularly high level of comfort is ensured by the smooth entry of the rotational speed of the electric machine to the target speed or the synchronous speed of the new gear, since the change in the dynamic torque of the internal combustion engine and the electric machine caused by the moment of inertia of the motors, in the Moment in which the switching element comes into adhere, undergoes little change.
  • Another advantage of the method according to the invention is that the execution of the load circuit easier to implement and is to be tuned compared to a load circuit with a moment intervention according to the prior art.
  • Figure 1 An exemplary, schematic and simplified representation of the powertrain of a parallel hybrid vehicle
  • Figure 2 A diagram illustrating the course of the rotational speed of the electric motor in a train upshift.
  • the drive train of a parallel hybrid vehicle comprises an internal combustion engine 1 and at least one electric machine 2 which are connected in series in this order, whereby the internal combustion engine 1 can be decoupled from the electric machine 2 and thus from the drive train by opening a clutch K1.
  • a power shift transmission 3 is arranged, which in the illustrated simplified representation, which serves to illustrate the method according to the invention comprises a Zenderde clutch K_neu for the new gear and a gearshifting clutch K_alt for the old gear
  • K_neu for the new gear
  • K_alt for the old gear
  • Each clutch or each gear is associated with a translation stage with the translation i_neu or i old.
  • the output of the power shift transmission 3 is provided with the reference numeral 4.
  • the internal combustion engine is driven by the electrical system during a load shift in purely electrical driving mode. see machine started, and this is done in the drive train shown in Figure 1 by closing the clutch K1.
  • the load circuit can in this case be such that the required for synchronization to the new gear speed adjustment of the electric machine 2 is performed by a speed adjustment of the electric machine 2 in a speed control mode, which will be explained below with reference to a train upshift from i old to i_neu.
  • the circuit starts like a conventional circuit; First, the transmission capability of the engaging clutch K_neu is increased to load transfer while reducing the transmission capability of the disconnecting clutch K_old. After the load has been taken over by the clutch K_new, the electric machine 2 is transferred from the torque-controlled mode to a speed control mode and a rotational speed adjustment of the electric machine 2 is made in this speed control mode, wherein the electric machine 2 is speed-controlled to the target speed or the synchronous speed of the new gear becomes; At the same time, the switching off switching element K_old is completely opened. During this speed control phase of the electric machine, the clutch K1 is closed, whereby the internal combustion engine is started.
  • the torque is passed to the clutch K1 the speed controller of the electric machine 2 as a pilot torque, wherein after adhesion of the clutch K1, the torque of the internal combustion engine 1 is used as a pre-control torque for the speed controller and as further control moments for the speed control and the electric machine acting moments of the couplings K_alt and K_neu involved in the circuit serve. Furthermore, it can be provided that the mass moment of inertia of the electric machine 2 is used as starting torque for the internal combustion engine.
  • the speed curve in the speed adaptation of the electric machine 2 in the speed control mode is preferably designed such that the speed enters the target speed or the connection speed of the new gear with a low gradient.
  • n_Gang_alt denotes the rotational speed of the electric machine 2 when the old gear is engaged (ie when the clutch K_old is closed);
  • n_Gang_neu is the synchronous speed of the new gear in the train upshift to be performed.
  • the transmission capability of the disconnecting clutch K_old is preferably initially reduced, whereby as soon as slip is detected at K_old, the electric machine 2 is transferred from the torque-controlled mode into a speed control mode. Subsequently, the rotational speed of the electric machine 2 is increased up to a rotational speed above the synchronous rotational speed at the engaging clutch K_neu, since a positive rotational speed difference is required at K_neu, so that this clutch can transmit a tractive moment.
  • the transmission capability of the engaging clutch K_neu is increased and the transmission capability of the disconnecting clutch K_alt is further reduced, so that a continuous load transfer by K_neu is realized.
  • the disconnecting clutch K_alt will be fully engaged opened and the speed of the electric machine to the synchronous speed at the engaging clutch K_neu out.
  • the clutch K1 is closed during the speed control phase of the electric machine, whereby the internal combustion engine is started.
  • the transmission capability of the engaging clutch K_neu is first increased to load transfer, at the same time the transmission capability of the disconnecting clutch K_alt is reduced.
  • the electric machine is transferred from the torque-controlled mode into a speed control mode and the disconnecting clutch K_alt is fully opened. Subsequently, the electric machine is speed-controlled guided to the synchronous speed, wherein preferably the speed enters with a low gradient to the target speed.
  • the electric machine is again brought into the torque-controlled mode and the engaging clutch K_neu completely closed
  • a push-up and a train-downshift are similar in principle, with the difference that the signs of the torques are different and the speed curve goes in the other direction. Accordingly, the transmission capability of the disconnecting clutch K_alt is initially reduced in a thrust-upshift, whereupon slip is detected at K_alt, the electric machine is transferred from the torque-controlled mode in a speed control mode, in which the speed up to a speed below the synchronous speed on schuschenden Switching element K_neu is lowered, since a negative speed difference is required so that the switching element switching torque can transmit. Subsequently, the transmission capability of the switching element K_neu to be switched is increased and the transmission capability of the switching element K_alt which is switched off is reduced, so that a continuous load transfer by K_neu is realized.
  • the disconnecting clutch K_old is completely opened and the speed of the electric machine in the speed control mode is guided to the synchronous speed at the engaging clutch K_new.
  • the electric machine is again brought into the torque-controlled mode and the engaging clutch K_neu completely closed

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors bei parallelen Hybridfahrzeugen vorgeschlagen, im Rahmen dessen der Verbrennungsmotor während einer Lastschaltung im rein eiektrischen Fahrbetrieb über die elektrische Maschine gestartet wird.

Description

Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors während einer Last- schaltunα bei parallelen Hvbridfahrzeuαen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors während einer Lastschaltung bei parallelen Hybridfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge umfassend ein Hybridgetriebe bekannt. Sie umfassen zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor zumindest einen Elektromotor bzw. eine elektrische Maschine. Bei seriellen Hybridfahrzeugen wird ein Generator vom Verbrennungsmotor angetrieben, wobei der Generator den die Räder antreibenden Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt. Des weiteren sind parallele Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen eine Addition der Drehmomente des Verbrennungsmotors und zumindest einer mit dem Verbrennungsmotor verbindbaren elektrischen Maschine erfolgt. Hierbei sind die elektrischen Maschinen mit dem Riementrieb oder mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbindbar. Die vom Verbrennungsmotor und/oder der zumindest einen elektrischen Maschine erzeugten Drehmomente werden über ein nachgeschaltetes Getriebe an die angetriebene Achse übertragen.
Beispielsweise ist im Rahmen der DE102006019679 A1 ein Antriebsstrang mit einem elektrisch verstellbaren Hybridgetriebe und einem elektrohyd- raulischen Steuersystem, mehreren elektrischen Leistungseinheiten und mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen bekannt. Hierbei können die Drehmomentübertragungsmechanismen durch das elektrohydraulische Steuersystem selektiv eingerückt werden, um vier Vorwärtsgänge, einen neutralen Zustand, eine elektrische Betriebsart mit niedriger und hoher Drehzahl, eine elektrisch verstellbare Betriebsart mit niedriger und hoher Drehzahl und eine Berghalte-Betriebsart bereitzustellen. Aus der DE 102005057607 B3 ist ein Hybridantrieb für Fahrzeuge bekannt, zumindest beinhaltend einen Hauptmotor, insbesondere eine Brennkraftmaschine, einen Generator, einen Elektromotor und ein, ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger sowie Planetenräder aufweisendes Planetengetriebe, das mindestens eine Abtriebswelle beinhaltet. Hierbei ist vorgesehen, dass für einen ersten Fahrbereich des Fahrzeuges zur Addition der Drehmomente die Antriebswellen des Hauptmotors und des Elektromotors auf das Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt sind und für einen weiteren Fahrbereich einer der beiden Motoren zur mechanischen Addition der Drehzahlen entsprechend dem Überlagerungsprinzip kraftschlüssig auf das Hohlrad des Planetengetriebes koppelbar ist.
Bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb ist es Stand der Technik, den Motor bei stehendem Fahrzeug bzw. unmittelbar vor Fahrzeugstillstand auszuschalten, um den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu senken.
Aus der US 2005/0221947 A1 ist ein Antriebssteuersystem für ein Hybridkraftfahrzeug bekannt, umfassend einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe mit diskreten Übersetzungsverhältnissen, eine zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnete elektrische Maschine und eine erste und eine zweite Kupplung die wahlweise betätigbar sind, um die Verbindung des Rotors der elektrischen Maschine mit dem Getriebe bzw. mit dem Verbrennungsmotor zu steuern. Des weiteren umfasst das bekannte Antriebssteuersystem eine Steuereinrichtung, um den Verbrennungsmotor, die elektrische Maschine und die Kupplungen zu steuern, die so aufgebaut ist, dass sie eine Start-Stopp-Funktion ausführt, bei der während eines Stopp-Schritts der Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine und von Getriebe getrennt und abgeschaltet wird. In einem nachfolgenden Start-Schritt wird die Verbindung der als Elektromotor arbeitenden elektrischen Maschine mit dem Getriebe hergestellt während ein erstes Übersetzungsverhältnis im Getriebe eingerückt ist, so dass das Fahrzeug zunächst von der elektrischen Maschine angetrieben wird. Anschließend wird eine Änderung vom ersten Übersetzungsverhältnis zu einem zweiten, höheren Übersetzungsverhältnis durchgeführt, wobei während dieser Schaltung die Verbindung des Verbrennungsmotors mit der elektrischen Maschine hergestellt wird, wodurch der Verbrennungsmotor gestartet wird. Des weiteren ist vorgesehen, dass während im Getriebe das höhere Übersetzungsverhältnis eingerückt wird, die Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe durch Öffnen der entsprechenden Kupplung unterbrochen wird, was in einer Zugkraftunterbrechung resultiert. In einem nächsten Schritt wird die Verbindung des Verbrennungsmotors mit dem Getriebe hergestellt, so dass, wenn der Start -Schritt beendet ist, das Fahrzeug vom Verbrennungsmotor und optional von der elektrischen Maschine angetrieben wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors bei parallelen Hybridfahrzeugen anzugeben, durch dessen Durchführung der Motorstart komfortabel darstellbar ist. Des weiteren soll durch das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen einer Start-Stopp Funktionalität die Anzahl an Störungen im Antriebsstrang reduziert und der Komfort erhöht werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird vorgeschlagen, den Verbrennungsmotor während einer Lastschaltung im rein elektrischen Fahrbetrieb über die elektrische Maschine zu starten. Dies kann bei einem Fahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine über eine Kupplung verbindbar ist, dadurch erfolgen, dass diese Kupplung geschlossen wird.
Durch das erfindungsgemäße Zusammenlegen der Funktionen „Lastschaltung" und „Start des Verbrennungsmotors" wird der Komfort erhöht, da jede dieser Funktionen eine Störung im Antriebsstrang ist und diese gemäß der Erfindung gleichzeitig ausgeführt werden.
Bei einer nach dem Stand der Technik durchgeführten Lastschaltung erfolgt die zur Synchronisierung auf den neuen Gang erforderliche Drehzahlanpassung des Motors mit Hilfe der beteiligten Schaltelemente und eines Motor- Momenteingriffes.
Beispielsweise wird bei einer Zug - Hochschaltung zunächst die Übertragungsfähigkeit des zuschaltenden Schaltelementes zur Lastübernahme erhöht und gleichzeitig die Übertragungsfähigkeit des abschaltenden Schaltelementes verringert, wobei nach erfolgter Lastübernahme durch das zuschaltende Schaltelement eine Drehzahlanpassung des Motors mit Hilfe der Schaltelemente und eines Motor-Momenteingriffes erfolgt. Bei einer Lastschaltung im Hybridbetrieb eines Hybridfahrzeuges wird der Motor aus dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine gebildet, während bei einer Lastschaltung im rein elektrischen Betrieb eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine durchgeführt wird. Anschließend wird das abschaltende Schaltelement vollständig geöffnet und das zuschaltende Schaltelement vollständig geschlossen.
Nach dem Stand der Technik bleiben Verbrennungsmotor und/oder e- lekthsche Maschine bei derartigen Lastschaltungen während der Schaltung unter Vorgabe eines Fahrsollmomentes momentgeführt und es erfolgt ein entsprechender Momenteingriff seitens der Schaltablaufsteuerung.. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird für ein Hybridfahrzeug, bei dem zwischen dem Verbrennungsmotor und der mit dem Getriebe verbundenen elektrischen Maschine eine Kupplung angeordnet ist, vorgeschlagen, bei der Lastschaltung die zur Synchronisierung auf den neuen Gang erforderliche Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine durch eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine in einem Drehzahlregelmodus durchzuführen, wobei die elektrische Maschine drehzahlgeregelt auf die Zieldrehzahl bzw. die Anschlussdrehzahl (Synchrondrehzahl) des neuen Ganges geführt wird, so dass das zuschaltende Schaltelement synchronisiert wird und wobei während der Drehzahlanpassung der Verbrennungsmotor durch Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine angeordneten Kupplung gestartet wird.
Erfindungsgemäß wird das Moment an der Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine dem Drehzahlregler der elektrischen Maschine als Vorsteuermoment geleitet, wobei nach Haften der Kupplung das Moment des Verbrennungsmotors als Vorsteuermoment für den Drehzahlregler verwendet wird. Als weitere Vorsteuermomente für die Drehzahlregelung dienen auch die zur elektrischen Maschine hin wirkenden Momente der an der Schaltung beteiligten Kupplungen.
In vorteilhafter Weise kann - unabhängig von der Art der Durchführung der Hochschaltung - bei einer Hochschaltung das Masseträgheitsmoment der elektrischen Maschine als Startmoment für den Verbrennungsmotor genutzt werden.
Der Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine ist zudem erfindungsgemäß derart gestaltet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine mit einem geringen Gradienten auf die Zieldrehzahl einläuft. Wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine die Zieldrehzahl bzw. die Synchrondrehzahl des zuschaltenden Ganges erreicht, wird die elektrische Maschine wieder in den momentengeregelten Modus überführt und das zuschaltende Schaltelement vollständig geschlossen. Nach Abschluss der Lastschaltung sind der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine über den neuen Getriebegang mit dem Abtrieb des Getriebes gekoppelt.
Das erfindungsgemäße Starten des Verbrennungsmotors während einer Lastschaltung im rein elektrischen Betrieb eines Hybridfahrzeuges kann in vorteilhafter weise im Rahmen einer Start/Stopp Funktionalität durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug zunächst im rein elektrischen Betrieb anfährt, wobei, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen Schwellenwert überschreitet oder wenn vom Fahrer mehr Moment angefordert wird, eine Lastschaltung bei gleichzeitigen Start des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
Da der Start des Verbrennungsmotors stattfindet, während Schaltelemente im Getriebe im Schlupf sind, ist er in vorteilhafter Weise vom Abtrieb entkoppelt und komfortabel darstellbar, da hierbei das Abtriebsmoment durch den Zustand der Schaltelemente im Getriebe bestimmt wird.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption der Drehzahlregelung der e- lekthschen Maschine bei einer Lastschaltung werden die Schaltzeiten verkürzt, da eine elektrische Maschine präzise und dynamisch drehzahlregelbar ist. Des weiteren wird durch den sanften Einlauf der Drehzahl der elektrischen Maschine auf die Zieldrehzahl bzw. die Synchrondrehzahl des neuen Ganges ein besonders hoher Schaltkomfort gewährleistet, da die Änderung des dynamischen Moments des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, verursacht durch das Massenträgheitsmoment der Motoren, in dem Augenblick, in dem das zuschaltende Schaltelement ins Haften kommt, nur eine geringe Änderung erfährt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Ablauf der Lastschaltung einfacher umzusetzen und abzustimmen ist, verglichen mit einer Lastschaltung mit einem Momenteingriff gemäß dem Stand der Technik.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : Eine beispielhafte, schematische und vereinfachte Darstellung des Antriebsstrangs eines parallelen Hybridfahrzeugs; und
Figur 2: Ein Diagramm, welches den Verlauf der Drehzahl des Elektromotors bei einer Zug-Hochschaltung veranschaulicht.
Bezugnehmend auf Figur 1 umfasst der Antriebsstrang eines parallelen Hybridfahrzeugs einen Verbrennungsmotor 1 und zumindest eine elektrische Maschine 2, die in dieser Reihenfolge hintereinander geschaltet sind, wobei der Verbrennungsmotor 1 durch Öffnen einer Kupplung K1 von der elektrischen Maschine 2 und somit vom Antriebsstrang abkoppelbar ist.
In Kraftflussrichtung nach der elektrischen Maschine 2 ist ein Lastschaltgetriebe 3 angeordnet, welches bei der gezeigten beispielhaften vereinfachten Darstellung, die der Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, eine zuschaltende Kupplung K_neu für den neuen einzulegenden Gang und eine abschaltende Kupplung K_alt für den alten Gang umfasst, wobei jeder Kupplung bzw. jedem Gang eine Übersetzungsstufe mit der Übersetzung i_neu bzw. i alt zugeordnet ist. In Figur 1 ist der Abtrieb des Lastschaltgetriebes 3 mit dem Bezugszeichen 4 versehen.
Wie bereits erläutert, wird erfindungsgemäß der Verbrennungsmotor während einer Lastschaltung im rein elektrischen Fahrbetrieb über die elektri- sehe Maschine gestartet, wobei dies bei dem in Figur 1 gezeigten Antriebsstrang durch Schließen der Kupplung K1 erfolgt.
Die Lastschaltung kann hierbei derart erfolgen, dass die zur Synchronisierung auf den neuen Gang erforderliche Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine 2 durch eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine 2 in einem Drehzahlregelmodus durchgeführt wird, was im folgenden anhand einer Zug-Hochschaltung von i alt nach i_neu erläutert wird.
Gemäß der Erfindung beginnt die Schaltung wie eine konventionelle Schaltung; es wird zunächst die Übertragungsfähigkeit der zuschaltenden Kupplung K_neu zur Lastübernahme erhöht und gleichzeitig die Übertragungsfähigkeit der abschaltenden Kupplung K_alt verringert. Nach erfolgter Lastübernahme durch die Kupplung K_neu wird die elektrische Maschine 2 vom momentgeführten Modus in einem Drehzahlregelmodus überführt und es wird eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine 2 in diesem Drehzahlregelmodus vorgenommen, wobei die elektrische Maschine 2 drehzahlgeregelt auf die Zieldrehzahl bzw. die Synchrondrehzahl des neuen Ganges geführt wird; gleichzeitig wird das abschaltende Schaltelement K_alt vollständig geöffnet. Während dieser Drehzahlregelphase der elektrischen Maschine wird die Kupplung K1 geschlossen, wodurch der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Hierbei wird das Moment an der Kupplung K1 dem Drehzahlregler der elektrischen Maschine 2 als Vorsteuermoment geleitet, wobei nach Haften der Kupplung K1 das Moment des Verbrennungsmotors 1 als Vorsteuermoment für den Drehzahlregler verwendet wird und wobei als weitere Vorsteuermomente für die Drehzahlregelung auch die zur elektrischen Maschine 2 hin wirkenden Momente der an der Schaltung beteiligten Kupplungen K_alt und K_neu dienen. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass das Masseträgheitsmoment der elektrischen Maschine 2 als Startmoment für den Verbrennungsmotor genutzt wird. Der Drehzahlverlauf bei der Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine 2 im Drehzahlregelmodus ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die Drehzahl mit einem geringen Gradient auf die Zieldrehzahl bzw. die Anschlussdrehzahl des neuen Ganges einläuft. Ein beispielhafter Verlauf der Solldrehzahl der elektrischen Maschine 2 n_EM als Funktion der Zeit t ist Gegenstand der Figur 2. Hierbei bezeichnet n_Gang_alt die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 bei eingelegtem altem Gang (d.h. bei geschlossener Kupplung K_alt); n_Gang_neu ist die Synchrondrehzahl des neuen Ganges bei der durchzuführenden Zug-Hochschaltung.
Wenn anschließend die Drehzahl die Synchrondrehzahl n_Gang_neu erreicht, wird die elektrische Maschine 2 in den momentengeregelten Modus überführt und die Kupplung K_neu vollständig geschlossen, so dass der nun gestartete Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2 über den neuen Getriebegang mit dem Abtrieb des Getriebes gekoppelt sind.
Bei einer Zug-Rückschaltung wird vorzugsweise zunächst die Übertragungsfähigkeit der abschaltenden Kupplung K_alt reduziert, wobei sobald Schlupf an K_alt erkannt wird, die elektrische Maschine 2 vom momentgeführten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt wird. Anschließend wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 erhöht bis auf eine Drehzahl oberhalb der Synchrondrehzahl an der zuschaltenden Kupplung K_neu, da an K_neu eine positive Drehzahldifferenz erforderlich ist, damit diese Kupplung ein Zug- Moment übertragen kann.
In einem nächsten Schritt wird die Übertragungsfähigkeit der zuschaltenden Kupplung K_neu erhöht und die Übertragungsfähigkeit der abschaltenden Kupplung K_alt weiter verringert, so dass eine kontinuierliche Lastübernahme durch K_neu realisiert wird. Nach erfolgter Lastübernahme durch die zuschaltende Kupplung K_neu wird die abschaltende Kupplung K_alt ganz geöffnet und die Drehzahl der elektrischen Maschine auf die Synchrondrehzahl an der zuschaltenden Kupplung K_neu geführt. Wie bereits erläutert, wird während der Drehzahlregelphase der elektrischen Maschine die Kupplung K1 geschlossen, wodurch der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Wenn die Synchrondrehzahl erreicht wird, wird die elektrische Maschine wieder in den momentgeregelten Modus überführt und die zuschaltende Kupplung K_neu ganz geschlossen.
Für den Fall einer Schub-Rückschaltung wird zunächst zur Lastübernahme die Übertragungsfähigkeit der zuschaltenden Kupplung K_neu erhöht, wobei gleichzeitig die Übertragungsfähigkeit der abschaltenden Kupplung K_alt verringert wird. Nach der Lastübernahme durch K_neu wird die elektrische Maschine vom momentgeführten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt und die abschaltende Kupplung K_alt ganz geöffnet. Anschließend wird die elektrische Maschine drehzahlgeregelt auf die Synchrondrehzahl geführt, wobei vorzugsweise die Drehzahl mit einem geringen Gradienten auf die Zieldrehzahl einläuft. Wenn die Synchrondrehzahl erreicht wird, wird die elektrische Maschine wieder in den momentgeregelten Modus überführt und die zuschaltende Kupplung K_neu ganz geschlossen
Eine Schub-Hochschaltung und eine Zug-Rückschaltung sind im prinzipiellen Ablauf ähnlich, mit dem Unterschied, dass die Vorzeichen der Drehmomente verschieden sind und der Drehzahlverlauf in die andere Richtung geht. Demnach wird bei einer Schub-Hochschaltung zunächst die Übertragungsfähigkeit der abschaltenden Kupplung K_alt kontinuierlich verringert, wobei sobald Schlupf an K_alt erkannt wird, die elektrische Maschine vom momentgeführten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt wird, in dem die Drehzahl bis auf eine Drehzahl unterhalb der Synchrondrehzahl am zuschaltenden Schaltelement K_neu erniedrigt wird, da eine negative Drehzahldifferenz erforderlich ist, damit das zuschaltende Schaltelement Moment übertragen kann. Anschließend wird die Übertragungsfähigkeit des zuschaltenden Schaltelementes K_neu erhöht und die Übertragungsfähigkeit des abschaltenden Schaltelementes K_alt verringert, so dass eine kontinuierliche Lastübernahme durch K_neu realisiert wird.
Nach erfolgter Lastübernahme durch die zuschaltende Kupplung K_neu wird die abschaltende Kupplung K_alt ganz geöffnet und die Drehzahl der e- lekthschen Maschine im Drehzahlregelmodus auf die Synchrondrehzahl an der zuschaltenden Kupplung K_neu geführt. Wenn die Synchrondrehzahl erreicht wird, wird die elektrische Maschine wieder in den momentgeregelten Modus überführt und die zuschaltende Kupplung K_neu ganz geschlossen
Bezuqszeichen
1 Verbrennungsmotor
2 elektrische Maschine
3 Lastschaltgetriebe
4 Abtrieb des Lastschaltgetriebes K1 Kupplung
K_neu Kupplung
K_alt Kupplung n_EM Drehzahl der elektrischen Maschine n_Gang_alt Drehzahl der elektrischen Maschine bei eingelegtem alten
Gang n_Gang_neu Synchrondrehzahl des neuen Ganges i alt Übersetzung i_neu Übersetzung

Claims

Patentan sprü ch e
1. Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors bei parallelen Hybridfahrzeugen, dadurch geken n zei ch n et, dass der Verbrennungsmotor (1) während einer Lastschaltung im rein elektrischen Fahrbetrieb über die elektrische Maschine (2) gestartet wird.
2. Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors bei parallelen Hybridfahrzeugen, nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch n et, dass für den Fall, dass der Verbrennungsmotor (1 ) mit der mit dem Getriebe (3) verbundenen elektrischen Maschine (2) über eine Kupplung (K1) verbindbar ist, die Kupplung (K1) während der Lastschaltung geschlossen wird.
3. Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors bei parallelen Hybridfahrzeugen, nach Anspruch 2, dadurch geken n zei ch n et, dass bei der Lastschaltung die zur Synchronisierung auf den neuen Gang erforderliche Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine (2) durch eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine (2) in einem Drehzahlregelmodus durchgeführt wird und dass während der Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine (2) der Verbrennungsmotor (1) durch Schließen der Kupplung (K1) gestartet wird.
4. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach Anspruch 3, dadurch geken n zei ch n et, dass der Drehzahlverlauf derart gestaltet ist, dass die Drehzahl (n_EM) der elektrischen Maschine (2) mit einem geringen Gradienten auf die Zieldrehzahl (n_Gang_neu) einläuft.
5. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach Anspruch 3 o- der 4, dadurch geken n zei ch n et, dass das Moment an der Kupplung (K1) dem Drehzahlregler der elektrischen Maschine (2) als Vorsteuermoment geleitet wird, wobei nach Haften der Kupplung (K1) das Moment des Verbren- nungsmotors (1 ) als Vorsteuermoment für den Drehzahlregler verwendet wird und wobei als weitere Vorsteuermomente für die Drehzahlregelung auch die zur elektrischen Maschine (2) hin wirkenden Momente der an der Schaltung beteiligten Kupplungen (K_alt) und (K_neu) dienen.
6. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch geken n zei ch n et, dass, wenn die Drehzahl (n_EM) der elektrischen Maschine (2) die Zieldrehzahl bzw. die Synchrondrehzahl (n_Gang_neu) des zuschaltenden Ganges erreicht, die elektrische Maschine (2) in den momentengeregelten Modus überführt wird und das zuschaltende Schaltelement (K_neu) vollständig geschlossen wird.
7. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch geken n zei ch n et, dass bei einer Hochschaltung das Masseträgheitsmoment der elektrischen Maschine (2) als Startmoment für den Verbrennungsmotor (1 ) genutzt wird.
8. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch geken n zei ch n et, dass für den Fall einer Zug-Hochschaltung die Übertragungsfähigkeit der zuschaltenden Kupplung (K_neu) zur Lastübernahme erhöht und gleichzeitig die Übertragungsfähigkeit der abschaltenden Kupplung (K_alt) verringert wird, wobei nach erfolgter Lastübernahme durch das zuschaltende Schaltelement (K_neu) die elektrische Maschine (2) in einen Drehzahlregelmodus überführt wird und eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine (2) durchgeführt wird, um die Synchrondrehzahl des zu schaltenden Ganges zu erreichen, so dass die elektrische Maschine (2) drehzahlgeregelt auf die Zieldrehzahl bzw. die Synchrondrehzahl des neuen Ganges geführt wird, wobei gleichzeitig das abschaltende Schaltelement (K_alt) vollständig geöffnet wird.
9. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Fall einer Zug-Rückschaltung die Übertragungsfähigkeit des abschaltenden Schaltelementes (K_alt) verringert wird, wobei sobald Schlupf am abschaltenden Schaltelement (K_alt) erkannt wird, die elektrische Maschine (2) vom momentgeführten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt wird, wobei anschließend die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) bis auf eine Drehzahl oberhalb der Synchrondrehzahl am zuschaltenden Schaltelement (K_neu) erhöht wird, wobei in einem nächsten Schritt die Übertragungsfähigkeit des zuschaltenden Schaltelementes (K_neu) erhöht und die Übertragungsfähigkeit des abschaltenden Schaltelementes (K_alt) weiter verringert wird, so dass eine kontinuierliche Lastübernahme durch das zuschaltende Schaltelement (K_neu) realisiert wird, wobei nach erfolgter Lastübernahme durch das zuschaltende Schaltelement (K_neu) das abschaltende Schaltelement (K_alt) ganz geöffnet und die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf die Synchrondrehzahl am zuschaltenden Schaltelement (K_neu) geführt wird.
10. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Fall einer Schub-Rückschaltung die Übertragungsfähigkeit des zuschaltenden Schaltelementes (K_neu) erhöht wird, wobei gleichzeitig die Übertragungsfähigkeit der abschaltenden Kupplung (K_alt) verringert wird, wobei nach der Lastübernahme durch das zuschaltende Schaltelement (K_neu) die elektrische Maschine (2) vom momentgeführten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt und das abschaltende Schaltelement (K_alt) ganz geöffnet wird und wobei anschließend die elektrische Maschine (2) drehzahlgeregelt auf die Synchrondrehzahl geführt wird, wobei gleichzeitig das abschaltende Schaltelement (K_alt) vollständig geöffnet wird.
1 1. Verfahren zur Durchführung einer Lastschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Fall einer Schub-Hochschaltung zunächst die Übertragungsfähigkeit des abschaltenden Schaltelementes (K_alt) kontinuierlich verringert wird, wobei sobald am abschaltenden Schaltelement (K_alt) Schlupf erkannt wird, die elektrische Maschine (2) vom momentgeführten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt wird, in dem die Drehzahl bis auf eine Drehzahl unterhalb der Synchrondrehzahl am zuschaltenden Schaltelement (K_neu) erniedrigt wird, wobei anschließend die Übertragungsfähigkeit des zuschaltenden Schaltelementes (K_neu) erhöht und die Übertragungsfähigkeit des abschaltenden Schaltelementes (K_alt) verringert wird, so dass eine kontinuierliche Lastübernahme durch (K_neu) realisiert wird und wobei nach erfolgter Lastübernahme durch das zuschaltende Schaltelement (K_neu) das abschaltende Schaltelement (K_alt) ganz geöffnet wird und die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) im Drehzahlregelmodus auf die Synchrondrehzahl am zuschaltenden Schaltelement (K_neu) geführt wird.
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