WO2008098801A1 - Verfahren zum betreiben eines antriebsstranges eines fahrzeugs während eines schubbetriebes - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive train of a vehicle during a push operation according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • parallel hybrid vehicles which are usually each formed with an internal combustion engine, an electric machine and a transmission device, a respectively be applied to the drives thrust torque is provided by means of the electric machines and the internal combustion engine.
  • the electrical machines are operated as a generator and it is recuperated electrical energy.
  • the electric machines are arranged, inter alia, in each case in the power flow between the internal combustion engines and the transmission devices of the drive trains.
  • a switching element with continuously variable transmissibility is provided between the electric machines and the drives of the drive trains, wherein the output torques to be applied to the output are dependent on the transmission capabilities of the switching elements.
  • the internal combustion engines are switched off during a coasting operation depending on the condition of the fuel level.
  • the still switched-on internal combustion engines and the electrical machines are decoupled from the output by the switching elements and the internal combustion engines are then turned off actively via the electric machines.
  • drive trains of parallel hybrid vehicles are formed in the region between the internal combustion engines and the electrical machines, each with a switching element or with a separating clutch, by means of which the internal combustion engines in these areas can be decoupled from the drive trains.
  • the internal combustion engines are first decoupled in the presence of a request for switching off the internal combustion engine via the separating clutches of the drive trains and then turned off.
  • the present invention is therefore based on the object, a method for operating a drive train of a vehicle during a To provide overrun operation available by means of which a thrust torque of an internal combustion engine almost during the entire shutdown of the engine without interruption of traction at the same time good spontaneity of the drive train and high ride comfort is available.
  • a speed of the electric machine is set regulated during a shutdown of the internal combustion engine to keep the switching element in a slip operation at least during the shutdown of the engine and to bring the speed of the internal combustion engine by means of the electric machine to zero.
  • the internal combustion engine is switched off by means of the method according to the invention in a way that is unnoticeable to a driver of a vehicle, since rotational irregularities and resulting torque fluctuations occurring when the internal combustion engine is switched off do not propagate in the direction of the output by the slipping switching element. be directed. Furthermore, in a drive train operated according to the invention, the recuperation operation of the electric machine is not interrupted by the controlled connection between the electric machine and the output of a vehicle in comparison to conventionally operated drive trains, whereby the electric braking torque generated by the electric machine during generator operation during the entire Abschaltvorganges the internal combustion engine via the switching element at the output is applied.
  • both the vehicle energy and the rotational kinetic energy of the inertial mass of the internal combustion engine is used and simultaneously reduced fuel consumption of a vehicle by shutting down the internal combustion engine during overrun operation due to the procedure of the invention in overrun mode of a vehicle or the drive train almost throughout the shutdown phase of the engine and the occurrence of friction losses, which are caused in the off state of the internal combustion engine by the internal combustion engine and deteriorate the efficiency of Rekuperationsbethebes the electric machine, avoided.
  • the rotational speed of the internal combustion engine is adjusted to zero or below a predefined limit value, which is smaller than a minimum operating value, by ramping the rotational speed of the electric machine, preferably ramp-shaped. is speed of the internal combustion engine, and led by interrupting the fuel combustion in the internal combustion engine to zero.
  • the speed of the electric machine is advantageously set in a further variant of the method according to the invention during the shutdown of the internal combustion engine in response to a control deviation between a target specification of the speed of the electric machine and an actual speed of the electric machine to the switching element between the electric machine and the To operate output during the shutdown permanently slipping and to be able to reduce the slip of the switching element to a required minimum. This ensures in a simple manner that resulting from the slip operation loads of the switching element are minimized.
  • a further reduction of the load of the switching element is achieved in a further variant of the method in that the slip of the switching element is performed after switching off the internal combustion engine by means of the still speed-controlled electric machine in the direction of zero, wherein the feedforward control of the speed control of the electric Engine generated actual torque is taken into account when the operative connection between the shutdown internal combustion engine and the switching element is interrupted.
  • the output torque to be represented on the output is in a further advantageous variant of the method according to the invention by means of provided electrical machine when the switching element is operated without slippage.
  • This approach allows a cost-effective manner, a reduction of the control and regulation effort and a further reduction of the load on the switching element.
  • FIG. 1 is a highly schematic representation of a powertrain designed as a parallel hybrid driveline
  • Fig. 2 is a block diagram of a control structure for operating the drive train of FIG. 1 in overrun and during a shutdown of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a drive train 1 of a vehicle designed as a parallel hybrid drive train in the form of a block diagram.
  • the drive train 1 comprises an internal combustion engine 2, an electric machine 3, a transmission device 4 and an output drive 5.
  • a switching element 8 arranged with infinitely variable transmission capacity, by means of which the electrical machine-side part of the drive train 1 with the transmission device side part of the drive train 4 and the output 5 can be brought into operative connection.
  • the transmission device 4 is presently designed as a conventional automatic transmission, via which various translations can be displayed.
  • the transmission device 4 can be any known per se from practice Be gear that can be combined with both integrated start-up clutch or with a separate starting element, such as a frictional clutch, which is not used to represent a translation in the automatic transmission.
  • the switching element 8 is presently arranged outside the transmission device 4 and can be arranged in further not shown in the drawing embodiments of the drive train 1 within the transmission device and also as a switching element of the transmission device 4, by means of which at least one translation of the transmission device 4 can be displayed, be executed.
  • the transmission device 4 On the side facing away from the switching element 8 side of the transmission device 4 or behebe Hughessausgangsmother the transmission device 4 is operatively connected via an axle differential 9 with wheels 10 of a vehicle drive axle of the drive train 1.
  • a part of a brake system 1 1 is shown, which is designed with a so-called brake booster 12.
  • the brake booster 12 is a device by means of which the brake system is automatically actuated in the overrun mode of the drive train 1 for displaying a counter thrust torque at the output 5, when an electrical machine 3 associated electrical memory 13 is fully charged by the generator-operated electric machine 3 and by the electric machine 3 no sufficient engine braking torque at the output 5 can be displayed.
  • the electrical memory 13 is connected via an electrical control 14 to the electric machine 3, a vehicle electrical system 15 and an electrical transmission control device 16, wherein the latter transmission control device 16 is provided for controlling the transmission device 4.
  • an engine control unit 17 is provided for controlling the internal combustion engine 2.
  • a device 6 for rotational nonuniformity damping and a further frictional switching element 7 is arranged between the internal combustion engine 2 and the electric machine 3 to produce various operating conditions of the drive train 1 of the vehicle, such as a sole drive via the electric machine 3, a parallel drive via the internal combustion engine 2 and electric machine 3 or a sole drive via the internal combustion engine 2 to perform.
  • FIG. 2 shows a control structure, which is shown in the form of a block diagram, by means of which a drive train of a vehicle, in particular a drive train according to FIG. 1, can be operated according to the invention during overrun during a shutdown process of the internal combustion engine 2 in the manner described in more detail below.
  • inventive method is also suitable for drive trains, which are formed without the arranged between the engine 2 and the electric machine 3 further switching element 7.
  • the electric machine 3 and the internal combustion engine 2 are fixedly connected to each other in such a configuration of a drive train via a rigid shaft.
  • a target output torque m_fahr_soll requested by a superordinate driving strategy and / or a driver input specification when the internal combustion engine 2 is switched on and switching elements 7 and 8 present with corresponding transmission capability become part of the electric machine 3 and the other part of the internal combustion engine 2 provided at the output 5. If during such an operating state of the drive train 1, a request for switching off the internal combustion engine 2 before, the transmission capability of the switching element 8 is controlled continuously lowered and the switching element 8 is transferred to a slip state. The further switching element 7 remains completely closed and a monitoring is started, by means of which a BethebsSullivansverlauf the switching element 8 is monitored.
  • a control of the slip of the switching element 8 by means of the electric machine 3 is started.
  • the transmission capability of the switching element 8 is further adjusted controlled, so that the switching element 8 is permanently present with the necessary to represent the target output torque m_fahr_soll on the output 5 transmission capability. If the specification of the output torque to be represented on the output 5 or the nominal output torque m_drive_setpoint changes, the driver's request or the specification of the driving strategy in the area of the switching element 8 is tracked by changing the transmission capability of the switching element 8.
  • the target output torque m_fahr_soll represents a control variable of the controller structure according to FIG. 2 for the real process or for the drive train 1 according to FIG. 1.
  • the feasible via the switching element 8 torque value or the equivalent transmission capability of the switching element 8 is determined and used as a control variable m_8_soll for the switching element 8.
  • the nominal output torque m fahr should be controlled via a correction block K1 adaptable, wherein the correction control block K1 applicatively determined correction factors is used.
  • Another control variable represents an actual torque m_2_ist of the internal combustion engine 2, which is applied by the latter during a fuel cutoff on the output 5. Furthermore, a target specification n_3_soll the speed of the electric machine 3 is given, which is compared using the actual speed n_3_ist the electric machine 3 in a node 21. The difference value is supplied to a control device 22 which is presently designed as a proportional-integral controller and whose output value represents a control component of the setpoint specification m_3_soll of the torque of the electric machine 3. By controlling the rotational speed n_3 of the electric machine 3, the slip state of the switching element 8 is maintained by means of the electric machine 3.
  • control components according to FIG. 2 control components of the target specification m_3_soll of the drive torque of the electric machine 3 as a function of load moments, the disturbance variables of the control represent, determined.
  • the target output torque m_fahr_soll and the switched from the internal combustion engine. 2 generated actual torque m_2_ist disturbances for the control of the rotational speed of the electric machine 3, which are over other correction control blocks K2 and K3 in the same manner as the target output torque m_fahr_soll via the correction control block K1 operating state depending on the real system of the drive train 1 customizable.
  • the internal combustion engine 2 is switched off by the electric machine 3 by the rotational speed n_3 of the electric machine 3 ramped to zero or below a predefined limit of the rotational speed of the electric machine 3, which is smaller than a minimum speed of the internal combustion engine becomes.
  • the fuel combustion is interrupted in the internal combustion engine 2, whereby the rotational speed of the internal combustion engine 2 is lowered to zero and the internal combustion engine 2 goes into a disconnected state. Any occurring during the latter phase of operation of the internal combustion engine 2 rotational nonuniformities are not forwarded in the direction of the output 5 in the area of the slipping switching element 8, thus a driving comfort affecting vibrations in the drive train 1 can be avoided in a simple manner.
  • the overrun torque available in the engaged state of the internal combustion engine 2 is made available up to the switch-off time of the internal combustion engine 2 at the output 5 via the switching element 8.
  • the further switching element 7 is opened and the internal combustion engine 2 decoupled from the drive train 1 in order not to drive the rotary masses of the internal combustion engine 2 during a pure drive-side driving and frictional losses that affect the efficiency of a recuperation, in a simple way and way to avoid.
  • the slip of the switching element 8 is reduced with the further speed-controlled electric machine 3, wherein after switching off the internal combustion engine 2 and the opening of the further switching element 7 in the controller structure of FIG. 2, a switch 20 and allocated the speed control without the actual torque m_2_ist the internal combustion engine 2 is performed.
  • the switching element 8 is completely closed to reduce the load and the electric machine 3 is switched to momentary control, wherein the output from the electric machine 3 torque is set in response to a driver request specification, the drive train 1 is then in a purely electric driving.
  • a basic time profile of the target specification n_3_soll the rotational speed of the electric machine 3 during the inventive process is shown greatly simplified.
  • the illustration shows that the target specification n_3_soll during the inventive method of a first value n_3A at a time T1, to which the request for switching off the internal combustion engine 2 is present and to which the switching element 8 is in the slip mode, ramped toward zero becomes.
  • the target specification n_3_soll the rotational speed of the electric machine 3 until a time T3, to which the internal combustion engine 2 is turned off, left at the value zero.
  • the target specification n_3_soll the electric machine 3 is ramped to a value n_3B, to the output 5, the target output torque m_fahr_soll abuts in slip-free operated switching element 8 and the inventive method is completed.
  • the method described above for operating a drive train or a parallel hybrid lifting line is basically also applicable to drive trains.
  • applicable strands which is carried out in the region between the electric machine 3 and the switching element 8 with a hydrodynamic torque converter with or without associated lockup clutch, wherein the drive train is operated with closed lockup clutch in overrun during a shutdown of the internal combustion engine in the manner described above.
  • the lockup clutch is open or slipping, a lower differential speed must be set in the area of the shift element 8, which results in less friction in this area.
  • an active engine stop of an internal combustion engine of a drive train can be carried out, which is supported by an electric machine in a simple manner, while a pushing torque of the electric machine and the connected internal combustion engine is transmitted to the vehicle via a slipping clutch.
  • the slip control in the region of the clutch takes place via the torque output by the electric machine 3, while the torque which can be conducted via the clutch is adjusted in accordance with the driver's request and / or a superordinate driving strategy in a correspondingly pure manner.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes mit einer Brennkraftmaschine (2), einer elektrischen Maschine (3) und einer Getriebeeinrichtung (4) beschrieben. Die elektrische Maschine (3) ist im Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Getriebeeinrichtung (4) angeordnet. Zwischen der elektrischen Maschine (3) und einem Abtrieb (5) ist ein Schaltelement (8) mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen. Ein am Abtrieb (5) anzulegendes Soll-Abtriebsmoment steht in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8). Die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) wird in Abhängigkeit eines angeforderten Soll-Abtriebsmomentes derart gesteuert eingestellt, dass das Schaltelement (8) mit einer zur Darstellung des Soll- Abtriebsmomentes am Abtrieb (5) erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt. Eine Drehzahl der elektrischen Maschine (3) wird während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) geregelt eingestellt, um das Schaltelement (8) zumindest während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) in einem Schlupfbetrieb zu halten und die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) mittels der elektrischen Maschine (3) auf Null zu führen.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs während eines Schubbetriebes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs während eines Schubbetriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Bei aus der Praxis bekannten Antriebssträngen so genannter Parallelhybridfahrzeuge, welche üblicherweise jeweils mit einer Brennkraftmaschine, einer elektrischen Maschine und einer Getriebeeinrichtung ausgebildet sind, wird ein an den Abtrieben jeweils anzulegendes Schubmoment mittels der elektrischen Maschinen und der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt. Die elektrischen Maschinen werden dabei generatorisch betrieben und es wird elektrische Energie rekuperiert. Dabei sind die elektrischen Maschinen unter anderem jeweils im Kraftfluss zwischen den Brennkraftmaschinen und den Getriebeeinrichtungen der Antriebsstränge angeordnet. Des Weiteren ist zwischen den elektrischen Maschinen und den Abtrieben der Antriebsstränge jeweils ein Schaltelement mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen, wobei die am Abtrieb anzulegenden Soll-Abtriebsmomente in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente stehen.
Um Kraftstoff einzusparen, werden die Brennkraftmaschinen während eines Schubbetriebes bethebszustandsabhängig abgeschaltet. Dazu werden die noch zugeschalteten Brennkraftmaschinen und die elektrischen Maschinen durch die Schaltelemente vom Abtrieb abgekoppelt und die Brennkraftmaschinen anschließend aktiv über die elektrischen Maschinen abgestellt.
Dabei ist jedoch von Nachteil, dass die vorbeschriebene Abkoppelung der Brennkraftmaschinen und der elektrischen Maschinen Zugkraftunterbrechungen bewirken. Des Weiteren wird durch die vorbeschriebene Betriebswei- se eine Spontaneität der Antriebsstränge in unerwünschtem Umfang herabgesetzt, da ein Zeitraum zwischen einer Fahrerwunschvorgabe, die eine Betriebs- zustandsänderung des Antriebsstranges anfordert, und dem Erreichen des durch die Fahrerwunschvorgabe angeforderten Betriebspunktes eines Antriebsstranges sehr lang ist, womit der Zeitbedarf, bis eine anthebsstrangseitige Reaktion auf den veränderten Fahrerwunsch erfolgt, zu groß ist.
Weitere Ausführungen von Antriebssträngen von Parallelhybridfahrzeugen sind im Bereich zwischen den Brennkraftmaschinen und den elektrischen Maschinen jeweils mit einem Schaltelement bzw. mit einer Trennkupplung ausgebildet, mittels welchen die Brennkraftmaschinen in diesen Bereichen jeweils von den Antriebssträngen abkoppelbar sind. Bei derart ausgeführten Antriebssträngen werden die Brennkraftmaschinen jeweils bei Vorliegen einer Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschinen zunächst über die Trennkupplungen von den Antriebssträngen abgekoppelt und anschließend abgeschaltet.
Diese Vorgehensweise führt jedoch nachteilhafterweise zu einer Beeinträchtigung des Fahrkomforts, da bei einem alleinigen Auslaufen einer Brennkraftmaschine im Fahrzeug unkomfortable Schwingungen, die ein Schütteln eines Fahrzeuges bewirken, angeregt werden. Diese Schwingungen resultieren aus Drehungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschinen während der Auslaufvorgänge der Brennkraftmaschinen. Darüber hinaus stehen von den Brennkraftmaschinen während der Abschaltvorgänge erzeugte Schubmomente bei geöffneten Trennkupplungen nicht zur Darstellung von Soll-Abtriebsmomenten am Abtrieb zur Verfügung, da die kinetische Rotationsenergien der Brennkraftmaschinen in abgekoppeltem Zustand der Brennkraftmaschinen nicht nutzbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes zur Verfügung zu stellen, mittels welchem ein Schubmoment einer Brennkraftmaschine nahezu während des gesamten Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine ohne Zugkraftunterbrechung bei gleichzeitig guter Spontaneität des Antriebsstranges und hohem Fahrkomfort nutzbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes mit einer Brennkraftmaschine, einer elektrischen Maschine und einer Getriebeeinrichtung, wobei die elektrische Maschine im Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine und der Getriebeeinrichtung angeordnet ist und zwischen der elektrischen Maschine und einem Abtrieb ein Schaltelement mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen ist, und wobei ein am Abtrieb anzulegendes Soll- Abtriebsmoment in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes steht, wird die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes in Abhängigkeit eines angeforderten Soll-Abtriebsmomentes derart gesteuert eingestellt, dass das Schaltelement mit einer zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes am Abtrieb erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt. Des Weiteren wird eine Drehzahl der elektrischen Maschine während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine geregelt eingestellt, um das Schaltelement zumindest während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine in einem Schlupfbetrieb zu halten und die Drehzahl der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine auf Null zu führen.
Die Brennkraftmaschine wird mittels des Verfahrens nach der Erfindung in einer für einen Fahrer eines Fahrzeugs nicht spürbaren Art und Weise abgeschaltet, da beim Abschalten der Brennkraftmaschine auftretende Dre- hungleichförmigkeiten und daraus resultierende Drehmomentschwankungen von dem schlupfenden Schaltelement nicht in Richtung des Abtriebes weiterge- leitet werden. Des Weiteren wird bei einem erfindungsgemäß betriebenen Antriebsstrang der Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine durch die gesteuerte Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb eines Fahrzeuges im Vergleich zu herkömmlich betriebenen Antriebssträngen nicht unterbrochen, wodurch das von der elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Bremsmoment während des gesamten Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine über das Schaltelement am Abtrieb anliegt.
Zusätzlich wird aufgrund der erfindungsgemäßen Vorgehensweise im Schubbetrieb eines Fahrzeuges bzw. des Antriebsstranges nahezu während der gesamten Abschaltphase der Brennkraftmaschine sowohl die Fahrzeugenergie als auch die rotatorische kinetische Energie der Trägheitsmasse der Brennkraftmaschine genutzt und gleichzeitig ein Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges durch das Abschalten der Brennkraftmaschine während des Schubbetriebes gesenkt sowie das Auftreten von Reibungsverlusten, die im abgeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine durch die Brennkraftmaschine verursacht werden und den Wirkungsgrad des Rekuperationsbethebes der elektrischen Maschine verschlechtern, vermieden.
Um eine Regelgüte der Regelung der elektrischen Maschine zu verbessern, ist es bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das am Abtrieb des Antriebsstranges darzustellende Soll- Abtriebsmoment und ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Ist- Drehmoment zur Vorsteuerung der drehzahlgeregelten elektrischen Maschine herangezogen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch vorzugsweise rampen- förmiges Führen der Drehzahl der elektrischen Maschine auf Null oder unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes, der kleiner als eine Mindestbetriebs- drehzahl der Brennkraftmaschine ist, und durch Unterbrechen der Brennstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine auf Null geführt.
Das bedeutet, dass die Drehzahl mittels der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine von einem zugeschalteten in einen abgeschalteten Zustand nahezu verschleißfrei überführt wird und das von der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellte Drehmoment bzw. Schubmoment wenigstens annähernd bis zum endgültigen Abschalten der Brennkraftmaschine nutzbar ist.
Die Drehzahl der elektrischen Maschine wird bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit einer Regelabweichung zwischen einer Sollvorgabe der Drehzahl der elektrischen Maschine und einer Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine eingestellt, um das Schaltelement zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb während des Abschaltvorganges permanent schlupfend zu betreiben und den Schlupf des Schaltelementes auf ein erforderliches Minimum reduzieren zu können. Damit ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass aus dem Schlupfbetrieb resultierende Belastungen des Schaltelementes möglichst gering sind.
Eine weitere Reduzierung der Belastung des Schaltelementes wird bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, dass der Schlupf des Schaltelementes nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine mittels der weiterhin drehzahlgeregelt betriebenen elektrischen Maschine in Richtung Null geführt wird, wobei zur Vorsteuerung der Drehzahlregelung das von der elektrischen Maschine erzeugte Ist-Drehmoment berücksichtigt wird, wenn die Wirkverbindung zwischen der abgeschalteten Brennkraftmaschine und dem Schaltelement unterbrochen ist.
Das am Abtrieb darzustellende Soll-Abtriebsmoment wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der elektrischen Maschine zur Verfügung gestellt, wenn das Schaltelement schlupffrei betrieben wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht auf kostengünstige Art und Weise eine Reduzierung des Steuer- und Regelaufwandes und eine weitere Verringerung der Belastung des Schaltelementes.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines als Parallelhybridan- triebsstrang ausgebildeten Antriebstranges und
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Regelstruktur zum Betreiben des Antriebsstranges gemäß Fig. 1 im Schubbetrieb und während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine.
Fig. 1 zeigt einen als Parallelhybridantriebsstrang ausgeführten Antriebsstrang 1 eines Fahrzeuges in Form eines Blockschaltbildes. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 2, eine elektrische Maschine 3, eine Getriebeeinrichtung 4 und einen Abtrieb 5. Zwischen der elektrischen Maschine 3 und der Getriebeeinrichtung 4, welches auf der der Brennkraftmaschine 2 abgewandten Seite der elektrischen Maschine 3 angeordnet ist, ist ein Schaltelement 8 mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit angeordnet, mittels welchem der elektromaschinenseitige Teil des Antriebsstranges 1 mit dem getriebeeinrichtungsseitigen Teil des Antriebstranges 4 bzw. dem Abtrieb 5 in Wirkverbindung bringbar ist.
Die Getriebeeinrichtung 4 ist vorliegend als herkömmliches Automatgetriebe ausgeführt, über welches verschiedene Übersetzungen darstellbar sind. Die Getriebeeinrichtung 4 kann jedes an sich aus der Praxis bekannte Getriebe sein, das sowohl mit integrierter Anfahrkupplung oder auch mit einem separaten Anfahrelement, wie einer reibschlüssigen Kupplung, die nicht zur Darstellung einer Übersetzung im Automatgetriebe verwendet wird, kombiniert sein kann.
Das Schaltelement 8 ist vorliegend außerhalb der Getriebeeinrichtung 4 angeordnet und kann bei weiteren in der Zeichnung nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen des Antriebsstranges 1 auch innerhalb der Getriebeeinrichtung angeordnet sein und auch als ein Schaltelement der Getriebeeinrichtung 4, mittels welchem wenigstens eine Übersetzung der Getriebeeinrichtung 4 darstellbar ist, ausgeführt sein.
Auf der dem Schaltelement 8 abgewandten Seite der Getriebeeinrichtung 4 bzw. gethebeeinrichtungsausgangsseitig ist die Getriebeeinrichtung 4 über ein Achsdifferential 9 mit Rädern 10 einer Fahrzeugantriebsachse des Antriebsstranges 1 wirkverbunden. Im Bereich der Räder 10 ist ein Teil einer Bremsanlage 1 1 dargestellt, welche mit einem so genannten Brems-Booster 12 ausgeführt ist. Der Brems-Booster 12 stellt eine Einrichtung dar, mittels welcher die Bremsanlage im Schubbetrieb des Antriebsstranges 1 automatisch zur Darstellung eines Gegenschubmomentes am Abtrieb 5 betätigt wird, wenn ein der elektrischen Maschine 3 zugeordneter elektrischer Speicher 13 durch die generatorisch betriebene elektrische Maschine 3 vollständig geladen ist und durch die elektrische Maschine 3 kein ausreichendes Motorbremsmoment am Abtrieb 5 darstellbar ist. Der elektrische Speicher 13 ist über eine elektrische Steuerung 14 mit der elektrischen Maschine 3, einem Bordnetz 15 sowie einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung 16 verbunden, wobei letztgenannte Getriebesteuereinrichtung 16 zur Steuerung der Getriebeeinrichtung 4 vorgesehen ist. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine 2 ist ein Motorsteuergerät 17 vorgesehen. Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 ist eine Einrichtung 6 zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung sowie ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement 7 angeordnet. In Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des weiteren Schaltelementes 7 ist eine Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 herstellbar, um verschiedene Betriebszustände des Antriebsstranges 1 des Fahrzeuges, wie einen alleinigen Antrieb über die elektrische Maschine 3, einen parallelen Antrieb über die Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 oder einen alleinigen Antrieb über die Brennkraftmaschine 2, durchführen zu können.
Darüber hinaus besteht durch die Anordnung des weiteren Schaltelementes 7 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 die Möglichkeit, die Brennkraftmaschine 2 erst bei Vorliegen der für einen Startvorgang der Brennkraftmaschine 2 erforderlichen rotatorischen Energie der elektrischen Maschine 3 über das weitere Schaltelement 7 an die elektrische Maschine 3 derart zu koppeln, dass die Brennkraftmaschine 2 von der elektrischen Maschine 3 gestartet wird.
Fig. 2 zeigt eine Reglerstruktur, die in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist, mittels der ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges, insbesondere ein Antriebsstrang gemäß Fig. 1 , im Schubbetrieb während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine 2 in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise erfindungsgemäß betreibbar ist. Dabei wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch für Antriebsstränge geeignet ist, welche ohne das zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 angeordnete weitere Schaltelement 7 ausgebildet sind. Die elektrische Maschine 3 und die Brennkraftmaschine 2 sind bei einer derartigen Ausgestaltung eines Antriebsstranges über eine starre Welle miteinander fest verbunden. Im Schubbetrieb des Antriebsstranges 1 wird ein von einer übergeordneten Fahrstrategie und/oder einer Fahrerwunschvorgabe angefordertes Soll- Abtriebsmoment m_fahr_soll bei zugeschalteter Brennkraftmaschine 2 und jeweils mit entsprechender Übertragungsfähigkeit vorliegenden Schaltelementen 7 und 8 zu einem Teil von der elektrischen Maschine 3 und zum anderen Teil von der Brennkraftmaschine 2 am Abtrieb 5 zur Verfügung gestellt. Liegt während eines solchen Betriebszustandes des Antriebsstranges 1 eine Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschine 2 vor, wird die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 gesteuert kontinuierlich abgesenkt und das Schaltelement 8 in einen Schlupfzustand überführt. Das weitere Schaltelement 7 bleibt vollständig geschlossen und es wird eine Überwachung gestartet, mittels der ein Bethebszustandsverlauf des Schaltelementes 8 überwacht wird.
Beim Übergang des Schaltelementes 8 in den Schlupfbetrieb wird eine Regelung des Schlupfes des Schaltelementes 8 mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 gestartet. Die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 wird weiterhin gesteuert eingestellt, so dass das Schaltelement 8 permanent mit der zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes m_fahr_soll am Abtrieb 5 erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt. Ändert sich die Vorgabe des am Abtrieb 5 darzustellenden Abtriebsmomentes bzw. das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll, wird der Fahrerwunsch bzw. die Vorgabe der Fahrstrategie im Bereich des Schaltelementes 8 durch Veränderung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 nachgeführt.
Das bedeutet, dass das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll eine Steuergröße der Reglerstruktur gemäß Fig. 2 für den realen Prozess bzw. für den Antriebsstrang 1 gemäß Fig. 1 darstellt. Anhand des Soll-Abtriebsmoments m_fahr_soll wird der über das Schaltelement 8 führbare Drehmomentwert bzw. die dazu äquivalente Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 8 ermittelt und als Steuergröße m_8_soll für das Schaltelement 8 verwendet. Das Soll-Abtriebsmoment m fahr soll ist über einen Korrektursteuer- block K1 anpassbar, wobei im Korrektursteuerblock K1 auf applikativ bestimmte Korrekturfaktoren zurückgegriffen wird.
Hiervon abweichend besteht auch die Möglichkeit, zur Korrektur be- thebszustandabhängige Kennlinien heranzuziehen, anhand welcher wiederum bethebszustandsabhängige Korrekturfaktoren bestimmbar sind, um das jeweils zum aktuellen Betriebszustand tatsächlich über das Schaltelement 8 führbare Drehmoment exakt ermitteln zu können. Zusätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Korrekturfaktoren über geeignete Adaptionsroutinen zu bestimmen und zur Anpassung bzw. Korrektur der Steuervorgabe heranzuziehen.
Eine weitere Steuergröße stellt ein Ist-Drehmoment m_2_ist der Brennkraftmaschine 2 dar, welches von dieser während einer Schubabschaltung am Abtrieb 5 anliegt. Des Weiteren wird eine Sollvorgabe n_3_soll der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 vorgegeben, welche mit Hilfe der Ist-Drehzahl n_3_ist der elektrischen Maschine 3 in einem Knotenpunkt 21 verglichen wird. Der Differenzwert wird einer vorliegend als Proportional-Integral-Regler ausgeführten Reglereinrichtung 22 zugeführt, deren Ausgangswert einen Regelanteil der Sollvorgabe m_3_soll des Drehmomentes der elektrischen Maschine 3 darstellt. Durch die Regelung der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 wird der Schlupfzustand des Schaltelementes 8 mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 beibehalten.
Zusätzlich zu der Reglervorgabe der Reglereinrichtung 22 bzw. der von der Regelereinrichtung 22 ermittelten Sollvorgabe m_3_soll des Antriebsmomentes der elektrischen Maschine 3 werden bei der Reglerstruktur gemäß Fig. 2 Steueranteile der Sollvorgabe m_3_soll des Antriebsmomentes der elektrischen Maschine 3 in Abhängigkeit von Belastungsmomenten, die Störgrößen der Regelung darstellen, bestimmt. Dabei stellen das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll sowie das von der zugeschalteten Brennkraftmaschine 2 erzeugte Ist-Drehmoment m_2_ist Störgrößen für die Regelung der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 dar, welche über weitere Korrektursteuerblöcke K2 und K3 in derselben Art und Weise wie das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll über den Korrektursteuerblock K1 betriebszustandsabhängig an das reale System des Antriebsstranges 1 anpassbar sind.
Während der Schlupfregelung des Schaltelementes 8 wird die Brennkraftmaschine 2 durch die elektrische Maschine 3 abgeschaltet, indem die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 rampenförmig auf Null oder unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes der Drehzahl der elektrischen Maschine 3, der kleiner als eine Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine ist, geführt wird. Gleichzeitig wird die Brennstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine 2 unterbrochen, womit sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 auf Null absenkt und die Brennkraftmaschine 2 in einen abgeschalteten Zustand übergeht. Eventuell während letztgenannter Betriebsphase der Brennkraftmaschine 2 auftretende Drehungleichförmigkeiten werden im Bereich des schlupfenden Schaltelementes 8 nicht in Richtung des Abtriebs 5 weitergeleitet, womit einen Fahrkomfort beeinträchtigende Schwingungen im Antriebsstrang 1 auf einfache Art und Weise vermieden werden.
Gleichzeitig wird das im zugeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine 2 zur Verfügung stehende Schubmoment bis hin zum Abschaltzeitpunkt der Brennkraftmaschine 2 am Abtrieb 5 über das Schaltelement 8 zur Verfügung gestellt. Ist die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet, wird das weitere Schaltelement 7 geöffnet und die Brennkraftmaschine 2 vom Antriebsstrang 1 abgekoppelt, um die rotatorischen Massen der Brennkraftmaschine 2 während eines reinen elektromaschinenseitigen Fahrbetriebes nicht antreiben zu müssen und Reibungsverluste, die einen Wirkungsgrad eines Rekuperationsbetriebes beeinträchtigen, auf einfache Art und Weise zu vermeiden. Anschließend wird der Schlupf des Schaltelementes 8 mit der weiterhin drehzahlgeregelt betriebenen elektrischen Maschine 3 abgebaut, wobei nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 2 und dem Öffnen des weiteren Schaltelementes 7 in der Reglerstruktur gemäß Fig. 2 ein Schalter 20 umgelegt und die Drehzahlregelung ohne das Ist-Drehmoment m_2_ist der Brennkraftmaschine 2 durchgeführt wird.
Wiederum anschließend wird das Schaltelement 8 zur Reduzierung der Belastung vollständig geschlossen und die elektrische Maschine 3 auf Momentführung umgestellt, wobei das von der elektrischen Maschine 3 abgegebene Drehmoment in Abhängigkeit einer Fahrerwunschvorgabe eingestellt wird, wobei sich der Antriebsstrang 1 dann in einem rein elektrischen Fahrbetrieb befindet.
Unter dem Bezugszeichen V ist ein prinzipieller zeitlicher Verlauf der Sollvorgabe n_3_soll der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 während des erfindungsgemäßen Verfahrens stark vereinfacht dargestellt. Aus der Darstellung geht hervor, dass die Sollvorgabe n_3_soll während des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem ersten Wert n_3A zu einem Zeitpunkt T1 , zu dem die Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschine 2 vorliegt und zu dem sich das Schaltelement 8 im Schlupfbetrieb befindet, rampenförmig in Richtung Null geführt wird. Zum Zeitpunkt T2 wird die Sollvorgabe n_3_soll der Drehzahl der elektrischen Maschine 3 bis zu einem Zeitpunkt T3, zu dem die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet ist, auf dem Wert Null belassen. Anschließend wird die Sollvorgabe n_3_soll der elektrischen Maschine 3 auf einen Wert n_3B rampenförmig angehoben, zu dem am Abtrieb 5 das Soll-Abtriebsmoment m_fahr_soll bei schlupffrei betriebenem Schaltelement 8 anliegt und das erfindungsgemäße Verfahren beendet ist.
Das vorbeschriebene Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges bzw. eines Parallelhybridanthebsstranges ist grundsätzlich auch bei Antriebs- strängen anwendbar, welche im Bereich zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Schaltelement 8 mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler mit oder ohne zugeordnete Wandlerüberbrückungskupplung ausgeführt ist, wobei der Antriebsstrang bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung im Schubbetrieb während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine in der vorbeschriebenen Art und Weise betrieben wird. Bei offener oder schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung ist im Bereich des Schaltelementes 8 eine geringere Differenzdrehzahl einzustellen, wodurch in diesem Bereich weniger Reibleistung entsteht.
Generell ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein aktiver Motorstop einer Brennkraftmaschine eines Antriebsstranges durchführbar, der von einer elektrischen Maschine auf einfache Art und Weise unterstützt wird, während zum Fahrzeug hin ein Schubmoment der elektrischen Maschine und der zugeschalteten Brennkraftmaschine über eine schlupfende Kupplung übertragen wird. Die Schlupfregelung im Bereich der Kupplung erfolgt über das von der elektrischen Maschine 3 abgegebene Drehmoment, während das über die Kupplung führbare Drehmoment dem Fahrerwunsch und/oder einer übergeordneten Fahrstrategie entsprechend rein gesteuert eingestellt wird.
Bezuqszeichen
1 Antriebsstrang
2 Brennkraftmaschine
3 elektrische Maschine
4 Getriebeeinrichtung
5 Abtrieb
6 Einrichtung zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung
7 weiteres Schaltelement
8 Schaltelement
9 Achsdifferential
10 Räder
11 Bremsanlage
12 Brems-Booster
13 elektrischer Speicher
14 elektrische Steuereinrichtung
15 Bord netz
16 elektrische Getriebesteuereinrichtung
17 Motorsteuergerät
20 Schalter
21 Knotenpunkt
22 Reglereinrichtung
K1 bis K3 Korrektursteuerblock m_2 Drehmoment Brennkraftmaschine m 8 Übertraαunαsfähiαkeit des Schaltelementes m_fahr_soll Soll-Abtriebsmoment n 3 Drehzahl der elektrischen Maschine

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeuges während eines Schubbetriebes mit einer Brennkraftmaschine (2), einer elektrischen Maschine (3) und einer Getriebeeinrichtung (4), wobei die elektrische Maschine (3) im Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Getriebeeinrichtung (4) angeordnet ist und zwischen der elektrischen Maschine (3) und einem Abtrieb (5) ein Schaltelement (8) mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen ist, und wobei ein am Abtrieb (5) anzulegendes Soll-Abtriebsmoment (m_fahr_soll) in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) in Abhängigkeit eines angeforderten Soll-Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) derart gesteuert eingestellt wird, dass das Schaltelement (8) mit einer zur Darstellung des Soll- Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) am Abtrieb (5) erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt, wobei eine Drehzahl (n_3) der elektrischen Maschine (3) während eines Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) geregelt eingestellt wird, um das Schaltelement (8) zumindest während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) in einem Schlupfbetrieb zu halten und die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) mittels der elektrischen Maschine (3) auf Null zu führen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Abtriebsmoment (m_fahr_soll) und ein von der Brennkraftmaschine (2) erzeugtes Ist-Drehmoment (m_2_ist) zur Vorsteuerung der drehzahlgeregelten elektrischen Maschine (3) herangezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) durch vorzugsweise rampenför- miges Führen der Drehzahl der elektrischen Maschine (3) auf Null oder unter- halb eines vordefinierten Grenzwertes, der kleiner als eine Mindestbetriebs- drehzahl der Brennkraftmaschine (2) ist, und durch Unterbrechen der Brenn- stoffverbrennung in der Brennkraftmaschine (2) auf Null geführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine (3) während des Abschaltvorganges der Brennkraftmaschine (2) in Abhängigkeit einer Regelabweichung zwischen einer Sollvorgabe (n_3_soll) der Drehzahl der elektrischen Maschine (3) und einer Ist-Drehzahl (n_3_ist) der elektrischen Maschine (3) eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) bei Vorliegen einer Anforderung zum Abschalten der Brennkraftmaschine (2) gesteuert kontinuierlich abgesenkt und das Schaltelement (8) in einen Schlupfzustand überführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf des Schaltelementes (8) geregelt über die elektrischen Maschine (3) eingestellt wird, während die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) gesteuert eingestellt wird, um das Schaltelement (8) mit der zur Darstellung des Soll-Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) am Abtrieb (5) erforderlichen Übertragungsfähigkeit darzustellen, wobei bei Vorliegen einer fahrer- wunschseitigen oder einer fahrstrategieseitigen Änderung der Vorgabe des am Abtrieb (5) darzustellenden Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) der Fahrerwunsch oder die Vorgabe der Fahrstrategie im Bereich des Schaltelementes (8) durch Veränderung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes (8) nachgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf des Schaltelementes (8) nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine (2) mittels der weiterhin drehzahlgeregelt betriebenen elektrischen Maschine (3) in Richtung Null geführt wird, wobei zur Vorsteuerung der Drehzahlregelung das Sollabtriebsmoment (m_fahr_soll) berücksichtigt wird, wenn die Wirkverbindung zwischen der abgeschalteten Brennkraftmaschine und dem Schaltelement unterbrochen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Abtriebsmoment (m_fahr_soll) mittels der elektrischen Maschine (3) dargestellt wird, wenn das Schaltelement (8) schlupffrei betrieben wird und die Brennkraftmaschine (2) abgeschaltet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Leistungsstrang zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) angeordnetes Schaltelement (7) bei zugeschalteter Brennkraftmaschine (2) schlupffrei betrieben wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (7) zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) bei abgeschalteter Brennkraftmaschine (2) geöffnet ist, wobei die Steuerung der elektrischen Maschine (3) dann in Abhängigkeit des Soll-Abtriebsmomentes (m_fahr_soll) und der Regelabweichung zwischen der Sollvorgabe (n_3_soll) der Drehzahl der elektrischen Maschine (3) und der Ist- Drehzahl (n_3_ist) der elektrischen Maschine (3) durchgeführt wird.
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