WO2019214768A1 - Verfahren zum wiederstart eines verbrennungsmotors in einem hybridantriebsstrang - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for restarting an internal combustion engine in a Hy bridantriebsstrang in which a hybrid disconnect clutch disconnects or connects the engine and an electric motor, wherein in purely electric driving and closed Hy bridtrennkupplung the internal combustion engine using a predetermined Kupp ment torque of the hybrid disconnect clutch by the electric motor again is started.
  • the invention has for its object to provide a method for Neither a Burn combustion engine in a hybrid powertrain, in which the engine can be started always reliable.
  • the object is achieved in that the predetermined clutch torque of the hybrid disconnect clutch is changed at Nederstart the internal combustion engine as a function of least one company-specific and / or an environment-specific parameter.
  • the internal combustion engine does not start at the present clutch torque of the hybrid disconnect clutch, this is he increased to ensure the restart.
  • the change of the predetermined clutch torque occurs after the application of the clutch torque.
  • the predetermined clutch torque can be adapted exactly to the current operating conditions of the hybrid drive.
  • a speed of the engine monitors. Since the speed represents a particularly simple parameter to close on an activation tion of the internal combustion engine, whose monitoring is particularly cost-effective by itself in the driveline to existing speed sensors.
  • the predetermined hitch be increased moment. This ensures that the predetermined clutch torque assumes a level by means of which the internal combustion engine can be reliably started.
  • a speed gradient of the combus- tion engine is monitored as a factory-specific parameter, wherein at a steep speed gradient, the predetermined Kupp ment torque is reduced, while at a flat speed gradient, the pre-given clutch torque is increased.
  • This monitoring can be used as an emergency function to adapt the specified clutch torque during the restart process.
  • the speed gradient is evaluated as long as the internal combustion engine is not started. This ensures that only the clutch torque is monitored, which is necessary to perform the restart of the engine when driven by the electric motor. Since the ignited internal combustion engine itself constantly generates an additional torque, this would lead to a falsification of the given clutch torque.
  • the change of the predetermined clutch torque takes place before the application of the clutch torque. This allows the consideration that the pre-given clutch torque of the hybrid disconnect clutch is operationally different. Thus, factors such as the engine temperature, the life of the engine, a setting angle and the like can be taken into account when setting the initial predetermined starting torque.
  • 1 is a schematic diagram of a hybrid drive
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a drive train 1 of a hybrid vehicle Darge presents.
  • This drive train 1 comprises an internal combustion engine 2 and an electric motor 3. Between the internal combustion engine 2 and the electric motor 3, a hybrid separating clutch 4 is located directly behind the combustion engine 2 Verbren. Combustion engine 2 and hybrid separating clutch 4 are connected to each other via a crankshaft 5.
  • the electric motor 3 has a rotatable rotor 6 and a fixed stator 7.
  • the output shaft 8 of the hybrid disconnect clutch 4 is connected to a transmission 9, which contains a not further Darge notified coupling element, such as a second clutch or a torque converter, which are arranged between the electric motor 3 and the transmission 9.
  • a predetermined initial clutch torque " Pranget is applied to the hybrid disconnect clutch 4. Since such an initial clutch torque " Pranget is operational, factors such as the engine temperature, the life of the engine and the dependency considered by the Abstellwinkel to set the initial predetermined clutch torque Pr anget before applying the clutch torque Pr anget to the hybrid disconnect clutch 4.
  • the initial predetermined clutch torque Pr can also be varied depending on an ambient temperature. In cold outside temperatures, the initial predetermined clutch torque Pr is increased, so that a restart of the engine 2 without readjustment of the clutch torque Pr is largely ensured.
  • the speed n of the engine 2 is monitored from this point on. If no rotational speed n of the internal combustion engine 2 is detected within a predetermined period of time after application of the initial predetermined clutch torque Ti arget , the predetermined clutch torque Ti arget is readjusted and increased (compare FIGS . 2a, 2b). This increase in Kupplungsmo Mentes Ti arget can be sudden or with a ramp. If under the same loading conditions as for example the predetermined period or after reaching a pre given Aktorsollposition L of the clutch actuator 12 is still no speed n detected, the predetermined clutch torque Ti arget can be further increased.
  • the restart of the internal combustion engine 2 can be observed by means of a speed gradient dn / dt. If it is detected that the internal combustion engine 2 very quickly running, the clutch torque Ti arget can be reduced. If the internal combustion engine 2 is running too slowly, the clutch torque Ti arget can be increased. However, the rotational speed gradient dn / dt of the engine 2 may only be evaluated as long as the combus- tion engine 2 has not yet ignited.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang, bei welchem eine Hybridtrennkupplung (4) den Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet, wobei bei rein elektrischer Fahrt und geschlossener Hybridtrennkupplung (4) der Verbrennungsmotor (2) unter Verwendung eines vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) der Hybridtrennkupplung (4) durch den Elektromotor (3) wieder gestartet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem der Wederstart zuverlässig realisiert werden kann, wird das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) der Hybridtrennkupplung (4) beim Wiederstart des Verbrennungsmotors (2) in Abhängigkeit mindestens eines betriebsspezifischen und/oder eines umgebungsspezifischen Parameters verändert.

Description

Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hy bridantriebsstrang, bei welchem eine Hybridtrennkupplung den Verbrennungsmotor und einen Elektromotor trennt oder verbindet, wobei bei rein elektrischer Fahrt und geschlossener Hy bridtrennkupplung der Verbrennungsmotor unter Verwendung eines vorgegebenen Kupp lungsmomentes der Hybridtrennkupplung durch den Elektromotor wieder gestartet wird.
Aus der EP 2 193 060 B1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges bekannt, bei welchem zum Starten des Verbrennungsmotors durch einen Elektromotor in einem Hybridan triebsstrang die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angeordnete Kupp lung derart gesteuert geschlossen und geöffnet wird, dass die Kupplung durch teilweises Schließen in Schlupf gebracht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten.
Es ist bekannt, zum Wederstart der Hybridtrennkupplung ein konstantes Kupplungsmoment zu verwenden. Da dieses Moment sehr ungenau ist, hat dies zur Folge, dass sich die Wieder starts für den Fahrer unterschiedlich anfühlen. Im Extremfall kann es sogar so weit kommen, dass das Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung nicht ausreicht, um den Verbren nungsmotor zu starten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wederstart eines Verbren nungsmotors in einem Hybridantriebsstrang anzugeben, bei welchem der Verbrennungsmotor immer zuverlässig gestartet werden kann.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass das vorgegebene Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung beim Wederstart des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit mindes tens eines betriebsspezifischen und/oder eines umgebungsspezifischen Parameters verändert wird. Insbesondere, wenn festgestellt wird, dass der Verbrennungsmotor bei dem vorliegen den vorgegebenen Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung nicht startet, wird dieses er höht, um den Wiederstart zu gewährleisten.
In einer Ausgestaltung erfolgt die Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes nach dem Anlegen des Kupplungsmomentes. Dadurch kann das vorgegebene Kupplungsmoment genau an die aktuellen Betriebsbedingungen des Hybridantriebes angepasst werden. Vorteilhafterweise wird ab Anlegen des vorgegebenen Kupplungsmomentes als betriebsspezi fischer Parameter des Hybridantriebsstranges eine Drehzahl des Verbrennungsmotors über wacht. Da die Drehzahl einen besonders einfachen Parameter darstellt, um auf eine Aktivie rung des Verbrennungsmotors zu schließen, ist deren Überwachung durch an sich im An triebsstrang vorhandener Drehzahlsensoren besonders kostengünstig.
In einer Ausgestaltung wird bei Nichterkennung der Drehzahl in einem vorgegebenen Zeit raum ab dem Anlegen des vorgegebenen Kupplungsmomentes das vorgegebene Kupp lungsmoment erhöht. Damit wird sichergestellt, dass das vorgegebene Kupplungsmoment ein Niveau einnimmt, mittels welchem der Verbrennungsmotor zuverlässig gestartet werden kann.
In einer Variante wird als betriebsspezifischer Parameter ein Drehzahlgradient des Verbren nungsmotors überwacht, wobei bei einem steilen Drehzahlgradienten das vorgegebene Kupp lungsmoment reduziert wird, während bei einem flachen Drehzahlgradienten das vorgegebe ne Kupplungsmoment erhöht wird. Diese Überwachung kann als Notfunktion zur Anpassung des vorgegebenen Kupplungsmomentes während des Wiederstartvorganges genutzt werden.
In einer Ausführungsform wird der Drehzahlgradient solange ausgewertet, solange der Ver brennungsmotor nicht gestartet ist. Damit wird sichergestellt, dass nur das Kupplungsmoment überwacht wird, welches notwendig ist, um beim Antrieb durch den Elektromotor den Wieder start des Verbrennungsmotors durchzuführen. Da der gezündete Verbrennungsmotor selbst ständig ein zusätzliches Moment erzeugt, würde dieses zur Verfälschung des vorgegebenen Kupplungsmomentes führen.
In einer Ausführungsform wird das vorgegebene Kupplungsmoment sprunghaft oder über eine Rampe verändert. Je nach Anpassungsart lässt sich die Geschwindigkeit, mit welcher das gewünschte Kupplungsmoment eingestellt wird, steuern.
In einer Weiterbildung erfolgt die Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes vor dem Anlegen des Kupplungsmomentes. Dies erlaubt die Berücksichtigung, dass das vorge gebene Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung betriebsbedingt unterschiedlich ist. Somit können Faktoren, wie die Motortemperatur, die Standzeit des Verbrennungsmotors, ein Ab stellwinkel und ähnliches bei der Einstellung des initialen vorgegebenen Startmomentes be rücksichtigt werden.
Vorteilhafterweise wird als umgebungsspezifischer Parameter eine Umgebungstemperatur verwendet. Die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur ermöglicht, dass das vorgege- bene Kupplungsmoment in Abhängigkeit von kalten Temperaturen, bei welchen der Start des Verbrennungsmotors angefordert wird, erhöht wird, um einen sauberen Wiederstart ohne Nachregelung des Kupplungsmomentes zu gewährleisten. Ist der Verbrennungsmotor z.B. lange gelaufen und hatte nur eine geringe Stillstandszeit, kann das initiale vorgegebene Kupp lungsmoment erniedrigt werden. Dabei bietet es sich an, dass die Anpassung des vorgegebe nen Kupplungsmomentes vor dessen Anlegen an die Hybridtrennkupplung erfolgt.
In einer Ausgestaltung wird das aktuelle Kupplungsmoment und des vorgegebenen Kupp lungsmomentes einer übergeordneten Steuerung zur Regelung des Elektromotors bekannt gemacht. Dies erlaubt der übergeordneten Steuerung bei der Ansteuerung des Elektromotors das Moment zu berücksichtigen, welches zum Wiederstart des Verbrennungsmotors zusätz lich bereitgestellt werden muss.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eines davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges darge stellt. Dieser Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 ist direkt hinter dem Verbren nungsmotor 2 eine Hybridtrennkupplung 4 angeordnet. Verbrennungsmotor 2 und Hybrid trennkupplung 4 sind über eine Kurbelwelle 5 miteinander verbunden. Der Elektromotor 3 weist einen drehbaren Rotor 6 und einen feststehenden Stator 7 auf. Die Abtriebswelle 8 der Hybridtrennkupplung 4 ist mit einem Getriebe 9 verbunden, welches ein nicht weiter darge stelltes Koppelelement, beispielsweise eine zweite Kupplung oder einen Drehmomentwandler enthält, die zwischen dem Elektromotor 3 und dem Getriebe 9 angeordnet sind. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Dreh moment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Der Elektromotor 3 und das Getriebe 9 bilden dabei ein Getriebesystem 1 1 , welches von einem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 angesteuert wird. Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrenn kupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit angetriebenem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von dem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 betätigt.
Im Fall des Wiederstartes des Verbrennungsmotors 2 durch den Elektromotor 3 wird an die Hybridtrennkupplung 4 ein vorgegebenes initiales Kupplungsmoment "Pranget angelegt. Da ein solches initiales Kupplungsmoment "Pranget betriebsbedingt ist, werden Faktoren, wie beispiels weise die Motortemperatur, die Standzeit des Verbrennungsmotors und die Abhängigkeit vom Abstellwinkel berücksichtigt, um das initiale vorgegebene Kupplungsmoment Pranget vor dem Anlegen des Kupplungsmomentes Pranget an die Hybridtrennkupplung 4 einzustellen. Im Weite ren kann das initiale vorgegebene Kupplungsmoment Pranget auch in Abhängigkeit einer Um gebungstemperatur variiert werden. Bei kalten Außentemperaturen wird das initiale vorgege bene Kupplungsmoment Pranget erhöht, so dass ein Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 ohne Nachregelung des Kupplungsmomentes Pranget weitgehend gewährleistet ist. Ist der Ver brennungsmotor 2 lange gelaufen und hatte nur eine geringe Stillstandszeit, kann davon aus gegangen werden, dass das initiale Kupplungsmoment "Pranget, welches temperaturabhängig ist, sich nicht groß geändert hat und kann erniedrigt werden. Diese Faktoren, welche auf das vorgegebene Kupplungsmoment Pranget addiert werden, werden in einer Tabelle des Steuerge rätes des Kupplungsaktors als Kalibration hinterlegt. Zwischen den Werten, die in der Tabelle nicht hinterlegt sind, wird dann linear interpoliert.
Wird nun das so eingestellte initiale vorgegebene Kupplungsmoment Tianget an die Hybrid trennkupplung 4 zum Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 angelegt, wird ab diesem Zeit punkt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 überwacht. Wird in einem vorgegebenen Zeitraum ab dem Anlegen des initialen vorgegebenen Kupplungsmomentes Tiarget keine Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 erkannt, wird das vorgegebene Kupplungsmoment Tiarget nachgesteuert und erhöht (vergleiche Fig. 2a, 2b). Diese Erhöhung des Kupplungsmo mentes Tiarget kann sprunghaft oder mit einer Rampe erfolgen. Wird unter den gleichen Be dingungen wie beispielsweise dem vorgegebenen Zeitraum oder nach Erreichen einer vorge gebenen Aktorsollposition L des Kupplungsaktors 12 immer noch keine Drehzahl n erkannt, kann das vorgegebene Kupplungsmoment Tiarget weiter erhöht werden.
Des Weiteren kann der Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 anhand eines Drehzahlgradi enten dn/dt beobachtet werden. Wird erkannt, dass der Verbrennungsmotor 2 sehr schnell an- läuft, kann das Kupplungsmoment Tiarget reduziert werden. Läuft der Verbrennungsmotor 2 zu langsam an, kann das Kupplungsmoment Tiarget erhöht werden. Der Drehzahlgradient dn/dt des Verbrennungsmotors 2 darf aber nur solange ausgewertet werden, solange der Verbren nungsmotor 2 noch nicht gezündet hat.
Reicht diese initiale Voraussage des Kupplungsmomentes Tiarget nicht aus, kann die Kupp lungssteuerung im Wiederstart durch Modulation des Kupplungsmomentes Tiarget entgegen wirken. Das heißt, wenn kein Anreißen des Verbrennungsmotors 2 erkannt wird, wird das vor gegebene Kupplungsmoment Tiarget um einen vorgegebenen Betrag nachgesteuert. Dies kann beispielsweise durch eine Veränderung der Aktorposition L des Kupplungsaktors 12 um einen Betrag Dc erfolgen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Bei diesem Verfahren ist es von besonderer Bedeutung, dass der überlagerten Hybridsteue rung immer das aktuelle Kupplungsmoment Tact und ein Sollkupplungsmoment Tiarget mitgeteilt wird, so dass die überlagerte Hybridsteuerung den Elektromotor 3 besser regeln kann und es zu keinem Schlupfabbau im Wiederstart durch Veränderung des vorgegebenen Kupplungs momentes Tiarget der Hybridtrennkupplung 4 kommt.
Bezuqszeichenliste 1 Antriebsstrang
2 Verbrennungsmotor
3 Elektromotor
4 Hybridtrennkupplung
5 Kurbelwelle
6 Rotor
7 Stator
8 Abtriebswelle
9 Getriebe
10 Antriebsräder
11 Getriebesystem
12 Kupplungsaktor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang, bei welchem eine Hybridtrennkupplung (4) den Verbrennungsmotor (2) und einen Elekt romotor (3) trennt oder verbindet, wobei bei rein elektrischer Fahrt und geschlossener Hybridtrennkupplung (4) der Verbrennungsmotor (2) unter Verwendung eines vorgege benen Kupplungsmomentes (Tiarget) der Hybridtrennkupplung (4) durch den Elektromo tor (3) wieder gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kupp lungsmoment (Tiarget) der Hybridtrennkupplung (4) beim Wiederstart des Verbren nungsmotors (2) in Abhängigkeit mindestens eines betriebsspezifischen und/oder eines umgebungsspezifischen Parameters verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des vor gegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) nach dem Anlegen des Kupplungsmomen tes (TTarget) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ab Anlegen des vorgegebe nen Kupplungsmomentes (TTarget) als betriebsspezifischer Parameter des Hybridan triebsstranges (1) eine Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors (2) überwacht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichterkennung der Drehzahl (n) in einem vorgegebenen Zeitraum ab dem Anlegen des vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als betriebsspezifischer Pa rameter des Antriebsstranges (1) ein Drehzahlgradient des Verbrennungsmotors (2) überwacht wird, wobei bei einem steilen Drehzahlgradienten das vorgegebene Kupp lungsmoment (TTarget) reduziert wird, während bei einem flachen Drehzahlgradienten das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) erhöht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlgradient solan ge ausgewertet wird, solange der Verbrennungsmotor (2) nicht zündet.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das vorgegebene Kupplungsmoment (TTarget) sprunghaft oder über ei ne Rampe verändert wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Veränderung des vorgegebenen Kupplungsmomentes (TTarget) vor dem Anlegen des Kupplungsmomentes (TTarget) erfolgt.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass als umgebungsspezifischer Parameter eine Umgebungstemperatur ver wendet wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das aktuelle Kupplungsmoment (Tact) und das vorgegebene Kupp lungsmoment (TTarget) einer übergeordneten Steuerung zur Regelung des Elektromo tors (3) bekanntgemacht werden.
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