DE102008060351A1

DE102008060351A1 - Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102008060351A1
Application number: DE102008060351A
Authority: DE
Inventors: Roland Gollmer; Christian Stempel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Hybridfahrzeug, mit - einem Verbrennungsmotor, - einer elektrischen Maschine, - einem Getriebe, das einen Getriebeeingang aufweist, und - einer Trennkupplung, über die der Verbrennungsmotor mit dem Getriebeeingang koppelbar ist, wobei die Trennkupplung über einen Ölzulauf mit Öl aus dem Getriebe versorgt und mittels des Öls gekühlt wird. Ferner ist eine Steuerung bzw. eine Regelung vorgesehen, welche den zur Trennkupplung strömenden Ölvolumenstrom in Abhängigkeit vom Kühlbedarf der Trennkupplung steuert bzw. regelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Der Antriebsstrang von Parallelhybridfahrzeugen, die als „Vollhybride” bezeichnet werden können, d. h. bei denen wahlweise ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb, ein rein elektromotorischer Antrieb sowie in Kombination ein verbrennungsmotorischer Antrieb unterstützt durch elektromotorischen Antrieb möglich ist, ist üblicherweise folgendermaßen aufgebaut. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist drehfest mit einer Primärseite einer Trennkupplung verbunden, wobei zwischen der Primärseite der Trennkupplung und der Kurbelwelle zusätzlich ein Drehschwingungsdämpfer bzw. ein Zweimassenschwungrad angeordnet sein kann. Zwischen der Sekundärseite der Trennkupplung und dem Getriebeeingang ist eine elektrische Maschine angeordnet, die bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor rein elektrisches Fahren ermöglicht bzw. die eine Drehmomentunterstützung des Verbrennungsmotors bzw. in Schubphasen des Fahrzeugs eine Rekuperation kinetischer Energie ermöglicht.
Als Trennkupplungen werden hierfür üblicherweise nasslaufende Kupplungen verwendet, die an den Schmierölkreislauf des Getriebes angeschlossen sind. Bei nasslaufenden Kupplungen tritt in geöffnetem Zustand der Kupplung ein Schleppmoment an der Kupplung auf, das von der Temperatur des Kupplungsöls, welches zur Kühlung der Kupplung verwendet wird, abhängt. Bei kaltem Kupplungsöl ist das Schleppmoment und somit die an der Kupplung auftretende Verlustleistung deutlich höher als bei betriebswarmem Kupplungsöl. Wird die Kupplung bei einem Vollhybridsystem als „Motortrennkupplung” eingesetzt, so entsteht bei rein elektrischem Fahrbetrieb, d. h. wenn der Verbrennungsmotor durch Öffnen der Kupplung abgekoppelt ist, aufgrund der sich an der Kupplung einstellenden Differenzdrehzahl eine Verlustleistung, die sich ungünstig auf den Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs auswirkt. Um Schleppmomentverluste möglichst gering zu halten sollte die Trennkupplung bzw. das darin befindliche Öl möglichst schnell auf „Normalbetriebstemperatur” gebracht werden.
Ausgangspunkt der Erfindung ist es, ein Hybridfahrzeug zu schaffen, bei dem die in der Trennkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe entstehende Verlustleistung möglichst gering ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Hybridfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, der über eine Trennkupplung mit dem Getriebeeingang eines Getriebes verbunden ist. Zwischen der Sekundärseite der Trennkupplung und dem Getriebeeingang ist eine elektrische Maschine angeordnet, durch die das Getriebe alternativ oder unterstützend zum Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Die Trennkupplung wird über einen „Ölzulauf” mit Öl aus dem Getriebe versorgt und gekühlt. Der Rückfluss heißen Öls in das Getriebe kann beispielsweise über die Getriebeeingangswelle erfolgen.
Der Kern der Erfindung besteht in einer Steuerung bzw. Regelung des vom Getriebe zur Trennkupplung strömenden Ölvolumenstroms. Ganz allgemein besteht das Grundprinzip der Erfindung darin, den zur Trennkupplung strömenden Ölvolumenstrom in Abhängigkeit des momentanen Kühlleistungsbedarfs der Trennkupplung zu steuern bzw. zu regeln. Um Schleppverluste während der Warmlaufphase der Trennkupplung möglichst gering zu halten sollte die Trennkupplung bzw. das darin befindliche bzw. das die Trennkupplung durchströmende, vom Getriebe kommende Öl möglichst schnell „Normalbetriebstemperatur” erreichen. Konkret geht es somit um eine schnelle „lokale” Aufheizung des Öls in der Trennkupplung.
Hierzu kann in dem „Ölzulauf”, d. h. in der Fluidverbindung zwischen dem Getriebe und der Trennkupplung ein Ventil angeordnet sein, das durch die Steuerung bzw. Regelung gesteuert bzw. geregelt wird.
In Betriebszuständen, in denen

a) die Trennkupplung geöffnet ist und der Getriebeeingang von der elektrischen Maschine angetrieben wird und
b) die Öltemperatur in der Trennkupplung unterhalb eines vorgegebenen Normaltemperaturbereichs liegt, kann vorgesehen sein, dass die Ölzufuhr zur Trennkupplung durch entsprechende Ansteuerung bzw. Regelung des Ventils gedrosselt bzw. völlig abgeschaltet wird.

Im Vergleich zu herkömmlichen Hybridkonzepten, bei denen der Kühlölvolumenstrom zwischen dem Getriebe und der Trennkupplung nicht separat steuerbar bzw. regelbar ist, lässt sich mit der Erfindung die Aufheizung der Trennkupplung bzw. des darin befindlichen „Kühlöls” beschleunigen. Wie bereits erwähnt ergeben sich dadurch energetische Vorteile, da die Schleppverluste in der Trennkupplung umso geringer sind, je schneller das Öl in der Trennkupplung seine Normalbetriebstemperatur erreicht.
Für die Steuerung bzw. Regelung des zur Trennkupplung strömenden Ölvolumenstroms kann in der Steuerung bzw. Regelung, insbesondere in der Getriebesteuerung ein thermodynamisches Modell implementiert sein, mittels dem zumindest näherungsweise die Temperatur der Trennkupplung bzw. des darin befindlichen Öls ermittelt bzw. abgeschätzt werden kann. Das zugrunde gelegte thermodynamische Modell kann eine Vielzahl von Eingangsparameter aufweisen, wie z. B.

– die Öltemperatur im Getriebesumpf;
– die Verlustleistung in der Trennkupplung, die sich errechnet aus der Differenzdrehzahl zwischen der Primärseite und der Sekundärseite, multipliziert mit dem Schleppmoment, etc.

Sobald ermittelt wurde, dass die Öltemperatur in der Trennkupplung eine Normaltemperaturbereich erreicht hat, kann das Ventil in der Fluidverbindung zwischen dem Getriebe und der Trennkupplung vollständig geöffnet werden, so dass der Kühlölvolumenstrom seinen Maximalwert erreicht. Alternativ oder ergänzend dazu kann die „Rückkehr” zum Maximalkühlölvolumenstrom” z. B. auch über eine Zeitfunktion erfolgen.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 beschreibt das Grundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung.
1 zeigt in schematischer Darstellung das Antriebskonzept eines als Vollhybrid betreibbaren Parallelhybridfahrzeugs gemäß der Erfindung. Das Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor 1 auf, dessen Kurbelwelle 2 über einen Drehschwingungsdämpfer 3 mit einer Primärseite 4 einer Motortrennkupplung, die im Folgenden kurz als „Kupplung 5” bezeichnet wird, verbunden ist. Eine Sekundärseite 6 der Kupplung 5 ist mit einer Getriebeeingangswelle 7 verbunden. Drehfest mit der Sekundärseite 6 der Getriebeeingangswelle 7 ist ein Rotor einer elektrischen Maschine 9 verbunden.
Anders als in 1 dargestellt, kann die Trennkupplung 5 in eine hier nicht näher dargestellte Kupplungsglocke eines Getriebes 10 integriert sein. Das Getriebe 10, bei dem es sich um ein Automatikgetriebe handeln kann, wird durch eine Getriebesteuerung 11 angesteuert.
Ferner ist eine Ölpumpe 12 vorgesehen, die sowohl diverse Schmierstellen im Inneren des Getriebes 10 mit Schmieröl aus dem Ölsumpf des Getriebes 10 versorgt als auch die Trennkupplung 5. Hierzu ist die Ölpumpe 12 über eine Fluidleitung 13 mit der Trennkupplung 5 verbunden. In der Fluidleitung 13 ist ein Ventil 14 angeordnet, das durch die Getriebesteuerelektronik 11 angesteuert wird. Über das Ventil 14 kann der vom Getriebe 10 zur Trennkupplung 5 strömende Ölvolumenstrom gesteuert bzw. geregelt werden.
In Betriebszuständen, in denen das Hybridfahrzeug rein elektrisch, d. h. ausschließlich über die elektrische Maschine 9 angetrieben wird, ist die Trennkupplung 5 geöffnet und der Verbrennungsmotor 1 abgekoppelt. Um die zwischen der Primärseite 4 und der Sekundärseite 6 der Trennkupplung 5 auftretende Schleppverlustleistung möglichst gering zu halten, sollte das in der Trennkupplung 5 befindliche Öl möglichst Normalbetriebstemperatur haben bzw. möglichst schnell einen Normalbetriebstemperaturbereich erreichen.
Ist das Öl in der Trennkupplung 5 relativ kalt, d. h. liegt die Öltemperatur unterhalb des Normalbetriebstemperaturbereichs, so ist vorgesehen, dass die Steuerelektronik 11 das Ventil 14 so ansteuert, dass der vom Getriebe 10 zur Trennkupplung 5 strömende Ölvolumenstrom abgesperrt, zumindest aber gedrosselt wird. Dies hat den Vorteil, dass sich das Öl in der Trennkupplung 5 vergleichsweise schnell aufheizen kann und somit der Zeitanteile, in dem das Kupplungsöl relativ kalt ist und entsprechend hohe Schleppverlustleistungen auftreten, minimiert wird.
Sofern die Temperatur des Öls in der Trennkupplung 5 nicht gemessen wird, kann die Öltemperatur näherungsweise mittels eines thermodynamischen Modells errechnet werden.

Claims

Hybridfahrzeug, mit – einem Verbrennungsmotor (1), – einer elektrischen Maschine (9), – einem Getriebe (10), das einen Getriebeeingang (7) aufweist, und – einer Trennkupplung (5), über die der Verbrennungsmotor (1) mit dem Getriebeeingang (7) koppelbar ist, wobei die Trennkupplung (5) über einen Ölzulauf (13) mit Öl aus dem Getriebe (10) versorgt und dadurch gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung bzw. eine Regelung (11) vorgesehen ist, welche den zur Trennkupplung (5) strömenden Ölvolumenstrom in Abhängigkeit vom Kühlbedarf der Trennkupplung (5) steuert bzw. regelt.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ölzulauf (13) ein Ventil (14) angeordnet ist, das durch die Steuerung bzw. Regelung (11) gesteuert bzw. geregelt wird.
Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung bzw. Regelung (11) in Betriebszuständen, in denen – die Trennkupplung (5) geöffnet ist und der Getriebeeingang (7) von der elektrischen Maschine (9) angetrieben wird und – die Öltemperatur in der Trennkupplung (5) unterhalb eines Normalbetriebstemperaturbereichs liegt, die Ölzufuhr zur Trennkupplung (5) durch entsprechende Steuerung bzw. Regelung des Ventils (14) drosselt bzw. abschaltet, um ein zügiges Aufheizen des Öls in der Trennkupplung (5) auf eine Temperatur innerhalb eines Normalbetriebstemperaturbereichs zu erreichen.
Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung bzw. Regelung (11) ein thermodynamisches Modell implementiert ist, mittels dem die Steuerung bzw. Regelung (11) zumindest näherungsweise die Temperatur des Öls in der Trennkupplung (5) ermittelt.