WO2010034513A2 - Abtriebssteuerungssystem und verfahren zum starten einer brennkraftmaschine eines fahrenden hybridfahrzeuges - Google Patents

Abtriebssteuerungssystem und verfahren zum starten einer brennkraftmaschine eines fahrenden hybridfahrzeuges Download PDF

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WO2010034513A2
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Definitions

  • the invention relates to a drive control system and a method for starting an internal combustion engine of a moving hybrid vehicle
  • a drive train for hybrid vehicles which is designed as a single-shaft Parallelhyb ⁇ d
  • an electric machine with the drive shaft via a transmission is connected in a execution as a full hybrid between the internal combustion engine and the electric machine
  • a separating clutch is arranged Depending on the switching position of the clutch, the vehicle through the Internal combustion engine, the electric machine or both units are operated
  • the electric machine can be used either as a motor source of torque or as a generator for charging the battery
  • the electric machine can also be used to start the internal combustion engine, if a corresponding signal is present, the start an internal combustion engine signaled by the electric machine, the required energy is applied and the clutch to the engine closed With the transmitted by the closing clutch torque is the start of the B If the electric machine is supplied with no additional energy, then there is a drop in the torque available for the drive since part of the torque is needed to start the internal combustion engine. This drop can possibly be rattled by the driver as a jerk
  • the invention is based on the technical problem of providing a drive control system and a method for starting an internal combustion engine of a moving hybrid vehicle, by means of which the electrical energy consumption of the electric machine can be reduced without noticeable loss of comfort
  • the solution of the technical problem results from the subject matter with the features of claims 1 and 5 Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims
  • the drive control system for starting an internal combustion engine of a traveling hybrid vehicle comprises an internal combustion engine and an electric machine, wherein the internal combustion engine m / t of the electric machine is connected via a disconnect clutch and the electric machine is connected to the drive axle via a transmission, a start request determination device for requesting to start to determine the internal combustion engine, and a Unterstutzungsstelleinchtung to increase the output torque of the electric machine when a request for starting the internal combustion engine is detected, wherein the necessary additional driving torque of the electric machine for starting the internal combustion engine is determined or estimated, wherein the additional driving torque of the electric machine in an electrical component and a kinetic component is split, wherein the kinetic component via the transmission from the drive axle to the electric machine and / or the
  • the invention is based on the recognition that depending on the driving condition, a part of the kinetic energy of the vehicle can be used to start the internal combustion engine without the driver noticeably spurting Less electrical energy to be supplied to the electric machine, since this only has to spend an additional residual torque In extreme cases,
  • the vehicle state data are the speed of the hybrid vehicle and the engaged gear.
  • the vehicle speed is a measure of the kinetic energy of the vehicle, wherein the gear or the gear ratio reflects the transmission characteristics or damping properties, ie how strong the jerk effect is in the following and the claims
  • the terms "engaged gear” can thus be regarded as a synonym for the terms "present gear ratio”
  • the higher the vehicle speed the more kinetic energy can be used for starting without jerking effect.
  • the smaller the gait the less kinetic energy can be extracted without any impact
  • the assignment between gear and speed to proportion or absolute value of the kinetic energy can be stored in corresponding characteristic curves, which may be determined empirically
  • the temperature of the internal combustion engine and / or the position of the piston is taken into account in the determination or estimation of the additional drive torque. As a result, the drive torque can be determined even more accurately
  • the transmission is designed as an automatic transmission or as a double-clutch transmission, wherein a Wandleruberbruckungskupplung the automatic transmission is driven to transmit the kinetic part of the electric machine
  • FIGURE shows a schematic block diagram of a drive control system
  • the drive control system 1 for starting an internal combustion engine 2 of a traveling hybrid vehicle includes an engine 2, an electric machine 3, a transmission 4, a disconnect clutch 5, power electronics 6, a traction battery 7, a motor control unit 8, a control unit 9 of the electric machine 3, and a gustatory control unit 10 Furthermore, the drive control system 1 comprises a start request determination device (not shown) and a backup device.
  • the backup device is preferably integrated in the control device 9, wherein the start assist determination device in the engine control device, the control device 9 or an unillustrated higher-level Hyb ⁇ d control unit (if available) or an energy management control unit (if available) can be integrated
  • the disconnect clutch 5 is open and the engine 2 is switched off.
  • the entire drive torque of the hybrid vehicle is applied by the motor-driven electric machine 3. If the start request determination device now detects that it is sensible for energetic reasons to connect the internal combustion engine 2, this generates a corresponding signal
  • the Unterstutzungsstellein ⁇ chtung determine what an additional one This torque can be determined empirically, for example, beforehand and stored as a value.
  • the Unterstutzungsstelleinnchtung controls the power electronics 6, so that the remaining electrical component is supplied by the traction battery 7 Furthermore, the Getnebe tribe whogerat 10 is informed to control the transmission 4 such that a torque transmission from the wheels via the drive axle on the Electric machine 3 is enabled For this purpose, for example, in an automatic transmission, the Uberbruckungskupplung is closed

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssteuerungssystem (1) und ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (2) eines fahrenden Hybridfahrzeuges, umfassend eine Brennkraftmaschine (2) und eine Elektromaschine (3), wobei die Brennkraftmaschine (2) mit der Elektromaschine (3) über eine Trennkupplung (5) verbunden ist und die Elektromaschine (3) über ein Getriebe (4) mit der Antriebsachse verbunden ist, eine Startanforderungsbestimmungseinrichtung, um eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine (2) zu bestimmen, und eine Unterstützungsstelleinrichtung, um das Ausgangsdrehmoment der Elektromaschine (3) zu erhöhen, wenn eine Anforderung zum Starten der Brennkraftmaschine (2) erfasst wird, wobei das notwendige zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine (3) zum Starten der Brennkraftmaschine (2) ermittelt oder geschätzt wird, wobei das zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine (3) in einen elektrischen Anteil und einen kinetischen Anteil aufgespalten wird, wobei der kinetische Anteil über das Getriebe (4) von der Antriebsachse auf die Elektromaschine (3) und/oder die Brennkraftmaschine übertragen wird, wobei der kinetische Anteil in Abhängigkeit von Fahrzeugzustandsdaten bestimmt wird.

Description

Antriebssteuerungssystem und Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines fahrenden Hybridfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Antriebssteuerungssystem und ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines fahrenden Hybridfahrzeuges
Bei einem Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge, der als Einwellen-Parallelhybπd ausgeführt ist, ist eine Elektromaschine mit der Antriebsachse über ein Getriebe verbunden Bei einer Ausfuhrung als Vollhybrid ist zusätzlich zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine eine Trennkupplung angeordnet Je nach Schaltstellung der Trennkupplung kann das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine, die Elektromaschine oder beide Aggregate betrieben werden Bei Betrieb durch die Brennkraftmaschine kann die Elektromaschine entweder motorisch als Drehmomentquelle oder generatorisch zum Laden der Batterie genutzt werden Die Elektromaschine kann auch zum Starten der Brennkraftmaschine genutzt werden, wenn ein entsprechendes Signal vorhanden ist, das den Start einer Brennkraftmaschine signalisiert Von der Elektromaschine wird die benotigte Energie aufgebracht und die Kupplung zur Brennkraftmaschine geschlossen Mit dem durch die schließende Trennkupplung übertragenen Moment ist der Start der Brennkraftmaschine möglich Wird der Elektromaschine keine zusatzliche Energie zugeführt, so kommt es zu einem Abfall des für den Antrieb zur Verfugung stehenden Moments, da ein Teil des Momentes zum Andrehen der Brennkraftmaschine benotigt wird Dieser Abfall kann vom Fahrer gegebenenfalls als Ruck gespurt werden
Aus der DE 698 31 468 T2 ist ein gattungsgemaßes Antriebssteuerungssystem zum Starten einer Brennkraftmaschine eines fahrenden Hybridfahrzeuges bekannt, wobei eine Unterstutzungsstelleinnchtung ein Drehmoment der Elektromaschine erhöht, um das zusatzliche Drehmoment für das Starten der Brennkraftmaschine zu kompensieren Hierdurch wird zwar ein Rucken des Fahrzeuges sicher vermieden, jedoch wird entsprechend stark die Batterie für die Elektromaschine belastet
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Antriebssteuerungssystem sowie ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines fahrenden Hybridfahrzeuges zu schaffen, mittels derer ohne spurbare Komforteinbußen die elektrische Energieaufnahme der Elektromaschine reduziert werden kann Die Losung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstande mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen
Hierzu umfasst das Antriebssteuerungssystem zum Starten einer Brennkraftmaschine eines fahrenden Hybridfahrzeuges eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine, wobei die Brennkraftmaschine m/t der Elektromaschine über eine Trennkupplung verbunden ist und die Elektromaschine über ein Getriebe mit der Antriebsachse verbunden ist, eine Startaufforderungsbestimmungseinπchtung, um eine Aufforderung zum Starten der Brennkraftmaschine zu bestimmen, und eine Unterstutzungsstelleinnchtung, um das Ausgangsdrehmoment der Elektromaschine zu erhohen, wenn eine Aufforderung zum Starten der Brennkraftmaschine erfasst wird, wobei das notwendige zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine zum Starten der Brennkraftmaschine ermittelt oder geschätzt wird, wobei das zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine in einen elektrischen Anteil und einen kinetischen Anteil aufgespalten wird, wobei der kinetische Anteil über das Getriebe von der Antriebsachse auf die Elektromaschine und/oder die Brennkraftmaschine übertragen wird, wobei der kinetische Anteil in Abhängigkeit von Fahrzeugzustandsdaten bestimmt wird Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass fahrzustandsabhangig ein Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs zum Starten der Brennkraftmaschine verwendet werden kann, ohne dass der Fahrer dies merklich spurt Somit muss entsprechend weniger elektrische Energie der Elektromaschine zugeführt werden, da diese nur noch ein zusätzliches Restmoment aufbringen muss Im Extremfall kann der kinetische Anteil bis zu 100 % betragen Der andere Extremfall ist, dass der elektrische Anteil 100 % betragt Weiter kann vorgesehen sein, dass der Fahrer einstellen kann, ob und wie ausgeprägt der kinetische Anteil zum Starten benutzt wird
Vorzugsweise sind die Fahrzeugzustandsdaten die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeuges und der eingelegte Gang Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist dabei ein Maß für die kinetische Energie des Fahrzeugs, wobei der Gang bzw das Übersetzungsverhältnis die Ubertragungseigenschaften bzw Dampfungseigenschaften widerspiegelt, also wie stark die Ruckwirkung ist Im Folgenden und den Ansprüchen wird unter dem eingelegten Gang jeweils ein Übersetzungsverhältnis verstanden Die Begriffe „eingelegter Gang' können somit als Synonym für die Begriffe „gegenwartiges Übersetzungsverhältnis" angesehen werden Als Faustregel gilt, dass je hoher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, desto mehr kinetische Energie kann zum Starten ruckwirkungsfrei verwendet werden Entsprechend gilt, dass je kleiner der Gang ist, desto weniger kinetische Energie kann ruckwirkungsfrei entnommen werden Die Zuordnung zwischen Gang und Geschwindigkeit zu Anteil bzw Absolutmaß der kinetischen Energie kann in entsprechenden Kennlinien abgelegt werden, die gegebenenfalls empirisch bestimmt werden
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform wird bei der Ermittlung oder Schätzung des zusätzlichen Antriebsmoments die Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder die Stellung der Kolben berücksichtigt Dadurch kann das Antriebsmoment noch genauer bestimmt werden
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Getriebe als Automatikgetriebe oder als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet, wobei zur Übertragung des kinetischen Teils auf die Elektromaschine eine Wandleruberbruckungskupplung des Automatikgetriebes angesteuert wird
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispieles naher erläutert Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Antriebssteuerungssystems
Das Antriebssteuerungssystem 1 zum Starten einer Brennkraftmaschine 2 eines fahrenden Hybridfahrzeuges umfasst eine Brennkraftmaschine 2, eine Elektromaschine 3, ein Getriebe 4, eine Trennkupplung 5, eine Leistungselektronik 6, eine Traktionsbatterie 7, ein Motorsteuergerat 8 ein Steuergerat 9 der Elektromaschine 3 und ein Getnebesteuergerat 10 wobei die Steuergerate 8-10 über einen Bus 1 1 miteinander verbunden sind Des Weiteren umfasst das Antriebssteuerungssystem 1 eine nicht dargestellte Startanforderungsbestimmungseinπchtung und eine Unterstutzungsstelleinπchtung Die Unterstutzungsstelleinπchtung ist vorzugsweise in dem Steuergerat 9 integriert, wobei die Startanfoiderungsbestimmungseinπchtung in dem Motorsteuergerat, dem Steuergerat 9 oder einem nicht dargestellten übergeordneten Hybπd-Steuergerat (wenn vorhanden) oder einem Energie-Management-Steuergerat (wenn vorhanden) integriert sein kann
Im Ausgangszustand ist die Trennkupplung 5 offen und die Brennkraftmaschine 2 abgeschaltet Das gesamte Antriebsmoment des Hybridfahrzeuges wird durch die motorisch betriebene Elektromaschine 3 aufgebracht Erfasst nun die Startaufforderungsbestimmungseinπchtung, dass aus energetischen Gründen eine Zuschaltung der Brennkraftmaschine 2 sinnvoll ist, so erzeugt diese ein entsprechendes Signal Die Unterstutzungsstelleinπchtung ermittelt dann zunächst, was für ein zusätzliches Antriebsmoment zum Andrehen der Brennkraftmaschine 2 benotigt wird Dieses Moment kann beispielsweise vorab empirisch ermittelt werden und als Wert abgelegt werden Dabei ist es denkbar, diesen Wert in Abhängigkeit weiterer Parameter wie Temperatur der Brennkraftmaschine 2 und/oder Stellung der Kolben zu parametneren Weiter erhalt die Unterstutzungsstelleinπchtung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (vorzugsweise vom Motorsteuergerat 8) sowie den eingelegten Gang vom Getnebesteuergerat 10 Anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des eingelegten Ganges wählt die Unterstutzungsstelleinnchtung aus, wie viel des zusatzlichen Antriebsmoments für die Brennkraftmaschine 2 durch die kinetische Energie des Fahrzeugs geliefert werden soll, wobei dies möglichst ruckwirkungsfrei auf den Antrieb erfolgen soll Dabei gilt, dass mit zunehmender Geschwindigkeit der Anteil an kinetischer Energie steigen kann Gleiches gilt für höhere Gangstufen Dabei kann die Zuordnung Geschwindigkeit/Gang - kinetischer Anteil in Kennfeldern abgelegt sein Entsprechend steuert die Unterstutzungsstelleinnchtung die Leistungselektronik 6, so dass der verbleibende elektrische Anteil durch die Traktionsbatterie 7 geliefert wird Des Weiteren wird das Getnebesteuergerat 10 informiert, das Getriebe 4 derart anzusteuern, dass eine Drehmomentubertragung von den Radern über die Antriebsachse auf die Elektromaschine 3 ermöglicht wird Hierzu wird beispielsweise bei einem Automatikgetriebe die Uberbruckungskupplung geschlossen

Claims

Patentansprüche
1 ) Antriebssteuerungssystem zum Starten einer Brennkraftmaschine eines fahrenden Hybridfahrzeuges, umfassend eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine, wobei die Brennkraftmaschine mit der Elektromaschine über eine Trennkupplung verbunden ist und die Elektromaschine über ein Getriebe mit der Antriebsachse verbunden ist, eine Startanforderungsbestimmungseinπchtung, um eine Anforderung zum Starten der
Brennkraftmaschine zu bestimmen, und eine Unterstutzungsstelleinnchtung, um das Ausgangsdrehmoment der
Elektromaschine zu erhohen, wenn eine Anforderung zum Starten der
Brennkraftmaschine erfasst wird, wobei das notwendige zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine zum Starten der Brennkraftmaschine ermittelt oder geschätzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine (3) in einen elektrischen Anteil und einen kinetischen Anteil aufgespalten wird, wobei der kinetische Anteil über das
Getriebe (4) von der Antriebsachse auf die Elektromaschine (3) und/oder die
Bremskraftmaschine (2) übertragen wird, wobei der kinetische Anteil in Abhängigkeit von Fahrzeugzustandsdaten bestimmt wird
2) Antriebssteuerungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugzustandsdaten die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeuges und der eingelegte Gang sind
3) Antriebssteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung oder Schätzung des zusätzlichen Antriebsmoments die Temperatur der Brennkraftmaschine (2) und/oder die Stellung der Kolben berücksichtigt wird
4) Antriebssteuerungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (4) als Automatikgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist
5) Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines fahrenden Hybridfahrzeuges, mittels eines Antriebssteuerungssystems (1 ), umfassend eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine, wobei die Brennkraftmaschine mit der Elektromaschine über eine Trennkupplung verbunden ist und die Elektromaschine über ein Getriebe mit der Antriebsachse verbunden ist, eine Startanforderungsbestimmungseinπchtung, um eine Anforderung zum Starten der
Brennkraftmaschine zu bestimmen, und eine Unterstutzungsstelleinnchtung, um das Ausgangsdrehmoment der
Elektromaschine zu erhohen, wenn eine Anforderung zum Starten der
Brennkraftmaschine erfasst wird, wobei das notwendige zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine zum Starten der Brennkraftmaschine ermittelt oder geschätzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Antriebsmoment der Elektromaschine (3) in einen elektrischen Anteil und einen kinetischen Anteil aufgespalten wird, wobei der kinetische Anteil über das
Getriebe (4) von der Antriebsachse auf die Elektromaschine (3) und/oder die
Bremskraftmaschine (2) übertragen wird, wobei der kinetische Anteil in Abhängigkeit von Fahrzeugzustandsdaten bestimmt wird
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugzustandsdaten die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeuges und der eingelegte Gang sind
7) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung oder Schätzung des zusätzlichen Antriebsmoments die Temperatur der Brennkraftmaschine (2) und/oder die Stellung der Kolben berücksichtigt wird
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (4) als Automatikgetriebe ausgebildet ist, wobei zur Übertragung des kinetischen Teils auf die Elektromaschine eine Wandleruberbruckungskupplung angesteuert wird
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