DE102006034934A1 - Betriebsverfahren für einen Hybridantrieb - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines einen Verbrennungsmotor (2), einen Elektromotor (10) und ein Automatikgetriebe (11) aufweisenden Antriebsstrangs (1), bei dem während eines Betriebszustands mit eingeschaltetem Elektromotor (10) und ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (2) das Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) dadurch erfolgt, dass eine zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors (2) dienende Drehmomentübertragung auf den Verbrennungsmotor (2) zeitlich mit einem Rückschaltvorgang im Automatikgetriebe (11) gekoppelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor und ein Automatikgetriebe aufweisenden Antriebsstrangs.
  • Ein Antrieb, der mit einem derartigen Antriebsstrang ausgestattet ist, wird auch als Hybridantrieb bezeichnet und kommt insbesondere bei modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, zum Einsatz. Wenn der zugehörige Antriebsstrang so ausgestaltet ist, dass Verbrennungsmotor und Elektromotor nicht nur alternativ, sondern auch kumulativ Drehmoment in den Antriebsstrang einleiten können, wird auch von einem Parallelhybridantrieb gesprochen.
  • Derartige Hybridantriebe zeichnen sich durch einen reduzierten Kraftstoffverbrauch sowie durch reduzierte Schadstoffemissionen aus. Zur Gewichtsreduzierung ist es dabei zweckmäßig, den Antriebsstrang des Hybridantriebs nur mit einem Elektromotor auszustatten, der einerseits für die Einleitung des Drehmoments in den Antriebsstrang während eines Elektrobetriebszustands benötigt wird und mit dem andererseits der Verbrennungsmotor zum Starten angetrieben werden kann, um in einen Verbrennungsbetriebszustand bzw. in einen Dualbetriebszustand umzuschalten. Sofern nur ein Elektromotor vorhanden ist, besteht während des Elektrobetriebszustands die Schwierigkeit, dass das Zuschalten des Verbrennungsmotors mit Drehmomentschwankungen im Antriebsstrang einhergehen kann, die zu einem vom Fahrzeugführer spürbaren Rucken führen können, was als Komforteinbuße empfunden wird. Gleichzeitig wird verlangt, dass der Verbrennungsmotor vergleichsweise rasch zugeschaltet werden kann, um beispielsweise einen erhöhten Leistungswunsch des Fahrzeugführers möglichst unverzüglich erfüllen zu können. Um die gewünschte Spontaneität für das Anspringen des Verbrennungsmotors erzielen zu können, müssen dem Antriebsstrang jedoch relativ hohe Drehmomente entnommen werden, wodurch sich die unerwünschten Drehmomentschwankungen noch verstärken.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art ein Betriebsverfahren anzugeben, das sich insbesondere durch einen gesteigerten Komfort beim Zuschalten des Verbrennungsmotors auszeichnet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Zuschalten des Verbrennungsmotors mit einem Rückschaltvorgang des Automatikgetriebes zu koppeln. Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Automatikgetriebe" jede Art von automatisierten Getrieben, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe. Ein durch einen Beschleunigungswunsch des Fahrzeugführers ausgelöster Rückschaltvorgang führt ohnehin zu einem relativ großen Drehmomentanstieg am Getriebeausgang, was zumindest bei einem starken Beschleunigungswunsch zu einem mehr oder weniger starken, erwünschten Ruck im Antriebsstrang führt. Durch die Kopplung des Zuschaltvorgangs mit dem Rückschaltvorgang lässt sich ein zusätzlicher Ruck durch das Zuschalten des Verbrennungsmotors vermeiden. Im Idealfall bleibt somit das Zuschalten des Verbrennungsmotors für den Fahrzeugführer quasi unbemerkt. Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, dass bei einem relativ großen Leistungsbedarf am Getriebeausgang während des Elektrobetriebszustands sowohl ein Zuschalten des Verbrennungsmotors als auch ein Zurückschalten des Automatikgetriebes durchgeführt werden können, um dem Leistungswunsch des Fahrzeugführers nachzukommen. Zumindest bei einem Drehmomentbedarf am Getriebeausgang, der einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, wird das Zuschalten des Verbrennungsmotors mit dem Rückschaltvorgang im Automatikgetriebe gekoppelt.
  • Vorzugsweise kann der mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors gekoppelte Rückschaltvorgang hinsichtlich wenigstens eines Parameters unterschiedlich durchgeführt werden als ein Standard-Rückschaltvorgang, der nicht mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Beispielsweise liegt ein derartiger Standard-Rückschaltvorgang vor, wenn der Antriebsstrang im Verbrennungsbetriebszustand oder im Dualbetriebszustand betrieben wird oder wenn der Beschleunigungswunsch des Fahrzeugführers so klein ist, dass ein Zuschalten des Verbrennungsmotors nicht erforderlich ist. Parameter, die bei dem mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors gekoppelten Rückschaltvorgang gegenüber einem Standard-Rückschaltvorgang variiert sein können, sind beispielsweise ein Rückschaltzeitpunkt und/oder eine Drehmomentreduzierung am Getriebeeingang.
  • Bei einer anderen Vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor einen Startzustand erreicht, sobald in einem seiner Zylinder der jeweilige Kolben einen vollständigen Kompressionshub zur Kompression von Frischgas durchfahren hat, wobei der Verbrennungsmotor dann durch gezielte Einspritzung von Kraftstoff in den genannten Zylinder und durch Zündung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs in diesem Zylinder gestartet wird. Der nachfolgende Expansionshub in diesem einen Zylinder trägt bereits deutlich zur Beschleunigung des Verbrennungsmotors bei. Hierdurch kann zum einen die zum Beschleunigen des Verbrennungsmotor vom übrigen Antriebsstrang aufzubringende Energie erheblich reduziert werden, während zum anderen der Zeitbedarf für den Startvorgang reduziert wird. Ermöglicht wird ein derartiges Schnellstartverfahren für den Verbrennungsmotor durch moderne Kraftstoffeinspritzanlagen und Motorsteuerungen, die über die aktuelle Position der Kolben im jeweiligen Zylinder informiert sind, beispielsweise über die Erfassung des Kurbelwellenwinkels.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Antriebsstrang.
  • Entsprechend 1 umfasst ein Antriebsstrang 1 einen Verbrennungsmotor 2 mit mehreren Zylindern 3, in denen in üblicher Weise Kolben 4 hubverstellbar gelagert sind. Die Kolben 4 sind in nicht gezeigter, üblicher Weise über Pleuelstangen mit einer Kurbelwelle 5 antriebsgekoppelt, die hier durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. Der Verbrennungsmotor 2 ist mit einer Kraftstoffeinspritzanlage 6 ausgestattet, die für jeden Zylinder 3 eine Einspritzdüse 7 aufweist und eine Einspritzsteuerung 8 umfasst, mit der die Einspritzdüsen 7 betätigbar sind. Die Zylinder 3 sind außerdem in herkömmlicher Weise mit nicht näher bezeichneten Gaswechselventilen ausgestattet. Eine Frischgaszuführung, eine Abgasabführung und eine Kraftstoffzuführung sind in üblicher Weise vorhanden, hier jedoch zur vereinfachten Darstellung nicht gezeigt. Außerdem ist der Verbrennungsmotor 2 noch mit einem Kurbelwellensensor 9 versehen, mit dem der aktuelle Kurbelwellenwinkel erfassbar ist, über den die aktuelle Lage jedes Kolbens 4 im zugehörigen Zylinder 3 bestimmbar ist.
  • Desweiteren ist der Verbrennungsmotor 2 mit einer Zündanlage 20 ausgestattet, die für jeden Zylinder 3 eine Zündeinrichtung 21, insbesondere eine Zündkerze, aufweist. Die einzelnen Zündeinrichtungen 21 sind über eine Zündsteuerung 22 betätigbar.
  • Der Antriebsstrang 1 umfasst außerdem einen Elektromotor 10 und ein Automatikgetriebe 11, insbesondere ein Automatikgetriebe 11. Der Elektromotor 10 kann über eine erste Kupplung 12 mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden sein. Hierzu ist die erste Kupplung 12 einerseits mit der Kurbelwelle 5 des Verbrennungsmotor 2 und andererseits mit einer Antriebswelle 13 des Elektromotors 10 verbunden. Die erste Kupplung 12 kann beispielsweise als Trennkupplung ausgestaltet sein. Desweiteren kann der Elektromotor 10 über eine zweite Kupplung 14 mit dem Automatikgetriebe 11 verbunden sein. Hierzu ist die zweite Kupplung 14 einerseits mit der Antriebswelle 13 des Elektromotors 10 und andererseits mit einem Getriebeeingang 15 des Automatikgetriebes 11 verbunden. Die zweite Kupplung 14 kann beispielsweise als Drehmomentwandler mit integrierter Überbrückungskupplung oder als reine Kupplung ausgestaltet sein. Reine Reibkupplungen sind sowohl für die erste Kupplung 12 als auch für die zweite Kupplung 14 denkbar. Die zweite Kupplung 14 kann insbesondere in das Automatikgetriebe 11 integriert sein. Ein Getriebeausgang 16 des Automatikgetriebes 11 ermöglicht einen Abgriff der vom Antriebsstrang 1 bereitgestellten Antriebsleistung.
  • Vorzugsweise ist der Antriebsstrang 1 in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Personenkraftwagen, angeordnet. Der Getriebeausgang 16 treibt dann Antriebsräder des Fahrzeugs an. Der Antriebsstrang 1 weist mit dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 10 unterschiedliche Antriebsprinzipien auf und wird daher als Hybridantrieb bezeichnet. Sofern die beiden unterschiedlichen Antriebskonzepte gleichzeitig aktiv sein können, handelt es sich um einen Parallelhybridantrieb.
  • Zum Ansteuern der einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs 1 ist eine Steuerung 17 vorgesehen, die über entsprechende Steuerleitungen 18 die Einspritzsteuerung 8, die Zündsteuerung 22, den Verbrennungsmotor 2, die Kupplungen 12, 14, den Elektromotor 10 und das Automatikgetriebe 11 ansteuern kann. Über eine Signalleitung 19 erhält die Steuerung 17 z.B. ein Sensorsignal des Kurbelwellensensors 9.
  • Der Antriebsstrang 1 gemäß 1 lässt sich erfindungsgemäß wie folgt betreiben:
    Mit Hilfe des Antriebsstrangs 1 soll am Getriebeausgang 16 ein Wunschdrehmoment bereitgestellt werden. Dieses Wunschdrehmoment kann von unterschiedlichen Randbedingen abhängen. Sofern der Antriebsstrang 1 in einem Fahrzeug angeordnet ist, hängt das Wunschdrehmoment in erster Linie vom Wunsch des Fahrzeugführers ab. Das Wunschdrehmoment kann je nach Wunsch des Fahrzeugführers über einen längeren Zeitraum konstant sein oder variieren. In einem Elektrobetriebszustand wird das Wunschdrehmoment ausschließlich mit Hilfe des Elektromotors 10 erzeugt. Der Elektrobetriebszustand eignet sich beispielsweise für Stadtfahrten des mit dem Antriebsstrang 1 ausgestatteten Fahrzeugs. In einem Verbrennungsbetriebszustand wird das jeweilige Wunschdrehmoment ausschließlich mit Hilfe des Verbrennungsmotors 2 erzeugt. Der Verbrennungsbetriebszustand eignet sich beispielsweise für Überlandfahrten oder Autobahnfahrten. Gleichzeitig kann im Verbrennungsbetriebszustand eine Fahrzeugbatterie, die den Strom zum Betreiben des Elektromotors 10 bereitstellt, aufgeladen werden, sofern der Verbrennungsmotor 2 im Verbrennungsbetriebszustand überschüssige Energie liefert. Insbesondere kann dabei der Elektromotor 10 als Generator betrieben werden. In einem Dualbetriebszustand wird das jeweilige Wunschdrehmoment kombiniert durch den Verbrennungsmotor 2 und den Elektromotor 10 erzeugt. Dieser Dualbetriebszustand kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Fahrzeugbeschleunigung zu optimieren.
  • Während des Elektrobetriebszustands, also während eines Betriebszustands mit eingeschaltetem Elektromotor 10 und ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 2 kann es unter bestimmten Voraussetzungen erforderlich sein, den Verbrennungsmotor 2 einzuschalten bzw. zuzuschalten. Beispielsweise um vom Elektrobetriebszustand in den Verbrennungsbetriebszustand oder in den Dualbetriebszustand zu wechseln. Das Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 während des Elektrobetriebszustands wird insbesondere dann erforderlich, wenn der Fahrzeugführer ein deutlich erhöhtes Wunschdrehmoment verlangt, also einen relativ starken Beschleunigungswunsch über das Gaspedal des Fahrzeugs signalisiert. Dieser Wechsel des Betriebszustands soll für den Fahrzeugführer möglichst ohne Komforteinbußen realisiert werden. Darüber hinaus wird auch ein rasches Ansprechverhalten, also ein schnelles Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 erwünscht.
  • Um die genannten Vorgaben von erhöhtem Komfort und kurzer Ansprechzeit erfüllen zu können, wird während des Elektrobetriebszustands eine Drehmomentübertragung auf den Verbrennungsmotor 2, die zum Andrehen bzw. zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors 2 dient, zeitlich mit einem im Automatikgetriebe 11 ablaufenden Rückschaltvorgang gekoppelt. Diese zeitliche Kopplung erfolgt dabei gezielt so, dass ein durch das Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 ausgelöstes Rucken im Antriebsstrang 1 mit einem durch den Rückschaltvorgang ausgelösten Rucken zusammenfällt bzw. darin untergeht. Hierdurch tritt beim Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 im Antriebsstrang 1 nur ein einziger, mehr oder weniger starker Ruckvorgang auf, der für den Fahrzeugführer in gewohnter und somit erwarteter Weise, nämlich beim Zurückschalten zur Einleitung eines relativ starken Beschleunigungsvorgangs auftritt. Insoweit fällt das Zuschalten des Verbrennungsmotors dem Fahrzeugführer nicht weiter auf. Unter einem Rückschaltvorgang wird dabei ein Schaltvorgang verstanden, bei dem von einem höheren Gang mit längerer Übersetzung auf einen kleineren Gang mit kürzerer Übersetzung umgeschaltet wird, beispielsweise vom vierten Gang in den dritten Gang.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 nur dann mit einem Rückschaltvorgang im Automatikgetriebe 11 gekoppelt, wenn am Getriebeausgang 16 ein Wunschdrehmoment abgegeben bzw. bereitgestellt werden muss, das einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Als Schaltkriterium kann zusätzlich oder alternativ auch eine Änderung des Wunschdrehmoments herangezogen werden, wenn diese Änderung einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Ebenso kann es unter bestimmten Voraussetzungen erforderlich sein, den Verbrennungsmotor 2 zuzuschalten, ohne dass eine Änderung des Wunschdrehmomentes vorliegt. Beispielsweise wird in den Verbrennungsbetriebszustand oder in den Dualbetriebszustand umgeschaltet, wenn Batterien zur Stromversorgung des Elektromotors 10 erschöpft sind. Des Weiteren ist klar, dass nicht jeder Rückschaltvorgang des Automatikgetriebes 11 mit einem Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 gekoppelt sein muss.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann sich der mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 gekoppelte Rückschaltvorgang von einem nicht mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 gekoppelten Standard-Rückschaltvorgang unterscheiden, und zwar hinsichtlich zumindest eines Parameters. Parameter, welche die Schaltvorgänge im Automatikgetriebe 11 beeinflussen, sind üblicherweise in einer, hier nicht gezeigten Getriebesteuerung vorzugsweise in Kennfeldern abgelegt.
  • Ein für jeden Rückschaltvorgang wichtiger Parameter ist beispielsweise der Rückschaltzeitpunkt. Jeder Rückschaltvorgang beginnt mit einer zeitlichen Verzögerung gegenüber der Gaspedalbetätigung des Fahrzeugführers. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann nur der mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 gekoppelte Rückschaltvorgang zu einem Rückschaltzeitpunkt erfolgen, der gegenüber einem Standard-Rückschaltzeitpunkt des zugehörigen Standard-Rückschaltvorgangs vorverlegt ist. Durch diese Maßnahme kann die durch das Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 deutlich erhöhte Drehmomentabgabe am Getriebeausgang mit der durch den Rückschaltvorgang verursachten Drehmomenterhöhung am Getriebeausgang synchronisiert werden. Hierdurch steht mit dem Rückschaltvorgang sofort das gesamte Beschleunigungspotential zur Verfügung, was die fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs verbessert.
  • Ein anderer wichtiger Parameter zur Steuerung eines Rückschaltvorgangs im Automatikgetriebe 11 ist eine Drehmomentreduzierung am Getriebeeingang, die üblicherweise zu Beginn des Rückschaltvorgangs durchgeführt wird, um einen Momentensprung beim Schaltvorgang möglichst klein zu halten. Hierdurch kann die Belastung der Komponenten des Antriebsstrangs 1 reduziert werden; gleichzeitig ergibt sich dadurch eine Komfortsteigerung. Bei einem Standard-Rückschaltvorgang kann eine derartige Drehmomentreduzierung beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das vom Elektromotor 10 und/oder vom Verbrennungsmotor 2 in den Antriebsstrang 1 eingeleitete Drehmoment entsprechend reduziert wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Betriebsverfahrens kann nun beim Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 zumindest ein Teil der erforderlichen Drehmomentreduzierung am Getriebeeingang 15 durch die Drehmomentübertragung auf den Verbrennungsmotor 2 realisiert werden, die beim Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 zu dessen Beschleunigung dient. Bei dieser Ausführungsform wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass die Energie, die zur erforderlichen Drehmomentreduzierung dem Antriebsstrang 1 entzogen werden muss, zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors 2 bei dessen Zuschaltung genutzt werden kann.
  • Zusätzlich oder optional kann außerdem vorgesehen sein, beim Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 die für den Rückschaltvorgang erforderliche Drehmomentreduzierung zumindest teilweise dadurch zu realisieren, dass der Elektromotor 10 vorübergehend als Generator betrieben wird. Durch den Generatorbetrieb kann dem Antriebsstrang 1 Drehmoment entzogen werden, das insbesondere zur Aufladung der Batterien genutzt werden kann. Auch diese Ausführungsform beruht auf der Überlegung, die im Antriebsstrang 1 enthaltene überschüssige Energie sinnvoll zu nutzen.
  • Vorzugsweise wird beim Zuschalten des Verbrennungsmotors 2 die gesamte für den Rückschaltvorgang erforderliche Drehmomentreduzierung durch die zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors 2 benötigte Drehmomentübertragung auf den Verbrennungsmotor 2 und – soweit die Drehmomentreduzierung die Drehmomentübertragung auf den Verbrennungsmotor 2 übersteigt – durch den Betrieb des Elektromotors 10 als Generator realisiert.
  • Sobald der Verbrennungsmotor 2 hinreichend beschleunigt oder angeworfen ist, kann er bei Erreichen seines Startzustands gestartet werden, indem die Einspritzanlage 6 und die Zündanlage 20 entsprechend angesteuert werden.
  • Sobald der vorbestimmte Startzustand des Verbrennungsmotors 2 bei seiner Beschleunigung erreicht ist, erfolgt der eigentliche Startvorgang des Verbrennungsmotors 2. Dieser Startzustand ist beispielsweise dann erreicht, wenn der Verbrennungsmotor 2 eine vorbestimmte Startdrehzahl erreicht. Das Starten des Verbrennungsmotors 2 entspricht dann einem üblichen Anlassvorgang, bei dem sich die Einspritzanlage 6 und die Zündanlage 20 während einiger Umdrehungen der Kurbelwelle 5 synchronisieren.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, für den Verbrennungsmotor 2 zumindest beim Zuschalten einen Schnellstartvorgang durchzuführen. Der Verbrennungsmotor 2 erreicht bei einem solchen Schnellstartvorgang seinen Startzustand bereits dann, wenn im ersten seiner Zylinder 3 der zugehörige Kolben 4 einen vollständigen Kompressionshub durchfahren hat, bei dem er angesaugtes Frischgas komprimiert. Es muss also bei einem der Zylinder 3 eine vollständige Frischgasbefüllung und Kompression der Befüllung stattgefunden haben. Über den Kurbelwellensensor 9 kennt die Steuerung 17 den aktuellen Kurbelwellenwinkel und dadurch die aktuelle Lage eines jeden Kolbens 4 im jeweiligen Zylinder 3. Die Steuerung 17 weiß somit genau, wann bei welchem Zylinder 3 der zugehörige Kolben 4 den vollständigen Kompressionshub zuerst durchfahren hat. Über die Einspritzanlage 8 wird nun gezielt dieser Zylinder 3 mit Kraftstoff versorgt, indem über die Einspritzdüse 7 die geeignete Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Über die Zündanlage 20 wird genau in diesem Zylinder 3 das darin gebildete Kraftstoff-Frischgas-Gemisch über die entsprechende Zündeinrichtung 21 gezündet. Der nachfolgende Expansionshub des jeweiligen Kolbens 4 treibt die Kurbelwelle 5 an und führt zu einer zusätzlichen Beschleunigung des Verbrennungsmotors 2. Kurze Zeit später kann bereits der nächste Zündvorgang durchgeführt werden. Bei diesem Schnellstartverfahren sind die Kurbelwelle 5, die Einspritzanlage 6 und die Zündanlage 20 quasi von Anfang an synchronisiert, wodurch der Verbrennungsmotor 2 extrem rasch gestartet werden kann. Realisierbar ist ein derartiges Schnellstartverfahren insbesondere bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung.
  • Durch das schnelle Starten des Verbrennungsmotors 2 ist durch den übrigen Antriebsstrang 1 bereitzustellende kinetische Energie zum Anwerfen bzw. zum Andrehen der Kurbelwelle 5 relativ klein. Auch dies wirkt sich positiv auf den Komfort und die Spontaneität des Zuschaltvorgangs aus.
  • Nach dem Starten des Verbrennungsmotors 2 führt die Steuerung 17 eine Synchronisation des Elektromotors 10 und des Verbrennungsmotors 2 durch, um ihre Drehzahlen aneinander anzugleichen. Erst dann kann die erste Kupplung 12 vollständig geschlossen werden, um Drehmoment schlupffrei zwischen Kurbelwelle 5 und Antriebswelle 13 zu übertragen.
  • Dann liegt zunächst ein Dualbetriebszustand vor, in dem Elektromotor 10 und Verbrennungsmotor 2 in der Summe soviel Drehmoment in den Antriebsstrang 1 einleiten, dass am Getriebeausgang 16 das jeweilige Wunschdrehmoment bereitgestellt wird. Sofern erforderlich kann nach dem Dualbetriebszustand oder unmittelbar nach dem Synchronisieren von Elektromotor 10 und Verbrennungsmotor 2 in den Verbrennungsbetriebszustand übergangen werden. Hierzu betreibt die Steuerung 17 den Verbrennungsmotor 2 so, dass dieser soviel Drehmoment in den Antriebsstrang 1 einleitet, dass am Getriebeausgang 16 das Wunschdrehmoment abgreifbar ist. Gleichzeitig wird der Elektromotor 10 ausgeschaltet. Sofern der Verbrennungsmotor 2 Leistungsreserven aufweist und sofern Batterien zum Betreiben des Elektromotors 10 aufgeladen werden müssen, kann der Verbrennungsmotor 10 auch einen entsprechenden Leistungsüberschuss in den Antriebsstrang 1 übertragen, der dann über einen entsprechenden Generator, insbesondere über den als Generator betriebenen Elektromotor 10, dem Antriebsstrang 1 wieder entnommen werden kann.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines einen Verbrennungsmotor (2), einen Elektromotor (10) und ein Automatikgetriebe (11) aufweisenden Antriebsstrangs (1), bei dem während eines Betriebszustands mit eingeschaltetem Elektromotor (10) und ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (2) das Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) dadurch erfolgt, dass eine zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors (2) dienende Drehmomentübertragung auf den Verbrennungsmotor (2) zeitlich mit einem Rückschaltvorgang im Automatikgetriebe (11) gekoppelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelte Rückschaltvorgang von einem nicht mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelten Standard-Rückschaltvorgang hinsichtlich zumindest eines Parameters unterscheidet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelte Rückschaltvorgang zu einem Rückschaltzeitpunkt erfolgt, der gegenüber einem Standard-Rückschaltzeitpunkt vorverlegt ist, der bei einem nicht mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelten Standard-Rückschaltvorgang vorliegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelten Rückschaltvorgang eine Drehmomentreduzierung an einem Getriebeeingang (15), die bei einem nicht mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelten Standard-Rückschaltvorgang durchgeführt wird, zumindest teilweise durch die zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors (2) dienende Drehmomentübertragung auf den Verbrennungsmotor (2) realisiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelten Rückschaltvorgang eine Drehmomentreduzierung an einem Getriebeeingang (15), die bei einem nicht mit dem Zuschalten des Verbrennungsmotors (2) gekoppelten Standard-Rückschaltvorgang durchgeführt wird, zumindest teilweise durch einen Betrieb des Elektromotors (2) als Generator realisiert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) bei Erreichen seines Startzustands gestartet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der Startzustand des Verbrennungsmotors (2) durch eine vorbestimmte Startdrehzahl bestimmt ist, oder – dass der Verbrennungsmotor (2) seinen Startzustand erreicht, sobald in einem seiner Zylinder (3) der jeweilige Kolben (4) einen vollständigen Kompressionshub zur Kompression von Frischgas durchfahren hat, wobei der Verbrennungsmotor (2) durch gezielte Einspritzung von Kraftstoff in diesen Zylinder (3) und durch Zündung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs in diesem Zylinder (3) gestartet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Starten des Verbrennungsmotors (2) Elektromotor (10) und Verbrennungsmotor (2) hinsichtlich ihrer Drehzahl synchronisiert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Synchronisieren von Elektromotor (10) und Verbrennungsmotor (2) das von Elektromotor (10) und Verbrennungsmotor (2) in Summe in den Antriebsstrang (1) eingeleitete Drehmoment so eingestellt wird, dass in den Getriebeeingang (15) ein aktuelles Wunschdrehmoment eingeleitet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Synchronisieren von Elektromotor (10) und Verbrennungsmotor (2) der Elektromotor (10) ausgeschaltet wird und das vom Verbrennungsmotor (2) im den Antriebsstrang (1) eingeleitete Drehmoment so eingestellt wird, dass in den Getriebeeingang (15) ein aktuelles Wunschdrehmoment eingegeben wird.
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