DE102013200825A1

DE102013200825A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und Steuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE102013200825A1
Application number: DE201310200825
Authority: DE
Inventors: Peter Schiele; Tobias Zöllner; Thomas Lemp; Bernd Allgaier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2014-07-24

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, wobei das Hybridfahrzeug ein Antriebsaggregat (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer elektrischen Maschine (3) sowie ein zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (4) geschaltetes Getriebe (5) aufweist, wobei zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) des Antriebsaggregats (1) eine Kupplung (6) geschaltet ist, nämlich Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors (2), wobei das Starten des Verbrennungsmotors (2) über einen Schleppstart mit Hilfe der elektrischen Maschine (3) bei zumindest teilweise geschlossener Kupplung (6) durchgeführt wird, und wobei das Starten des Verbrennungsmotors (2) parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe (5) ausgeführt wird, nämlich derart, dass eine zeitliche Reihenfolge für das Schließen der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) und für das Schließen eines für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) des Getriebes (5) abhängig von der auszuführenden Schaltung und abhängig von einem Betriebspunkt des Antriebsaggregats (1) bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, nämlich ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors des Hybridfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt stark schematisiert ein aus der Praxis bekanntes Antriebsstrangschema eines Hybridfahrzeugs, wobei ein solches Hybridfahrzeug ein Antriebsaggregat 1 umfasst, welches von einem Verbrennungsmotor 2 und einer elektrischen Maschine 3 gebildet ist. Zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 4 ist ein Getriebe 5 geschaltet. Beim Getriebe 5 handelt es sich insbesondere um ein automatisches oder automatisiertes Schaltgetriebe mit Schaltelementen 8, wobei in jedem Gang eine erste Anzahl von Schaltelementen 8 geschlossen und eine zweite Anzahl von Schaltelementen 8 geöffnet ist. Soll eine Schaltung ausgeführt werden, wird mindestens ein zuvor geschlossenes Schaltelement 8 geöffnet und mindestens ein zuvor geöffnetes Schaltelement 8 geschlossen. Weiterhin zeigt 1, dass zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 eine Kupplung 6 geschaltet ist, wobei bei geöffneter Kupplung 6 der Verbrennungsmotor 2 vom Abtrieb 4 abgekoppelt ist und dann still gesetzt werden kann, um das Hybridfahrzeug ausschließlich elektromotorisch über die elektrische Maschine 3 des Antriebsaggregats zu betreiben. Dann hingegen, wenn die Kupplung 6 geschlossen ist, ist der Verbrennungsmotor 2 an den Abtrieb 4 angekoppelt und das Hybridfahrzeug kann sowohl vom Verbrennungsmotor 2 als auch von der elektrischen Maschine 3 angetrieben werden. Mit der elektrischen Maschine 3 wirkt ein elektrischer Energiespeicher 7 zusammen, der im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 stärker entladen und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 stärker aufgeladen wird. Der Betrieb des Verbrennungsmotors 2 wird von einer Motorsteuerungseinrichtung 9, der Betrieb des Getriebes 5 von einer Getriebesteuerungseinrichtung 10 und der Betrieb der elektrischen Maschine 3 von einer Hybridsteuerungseinrichtung 11 gesteuert bzw. geregelt. Hierzu tauschen die Steuerungseinrichtungen 9, 10 und 11 einerseits mit den zu steuernden bzw. den zu regelnden Baugruppen 2, 3, 5 und 6 sowie andererseits untereinander Daten aus.
Dann, wenn ein solches Hybridfahrzeug bei geöffneter Kupplung 6 und bei stillgesetztem Verbrennungsmotor 2 rein elektromotorisch betrieben wird, ist dann, wenn ein gewünschtes Antriebsmoment von der elektrischen Maschine 3 nicht mehr alleine aufgebracht werden kann, ein Starten des Verbrennungsmotors 2 notwendig. Das Starten des Verbrennungsmotors 2 kann nach der Praxis auf unterschiedliche Art und Weisen ausgeführt werden. So ist es aus der Praxis bekannt, den Verbrennungsmotor 2 bei zumindest teilweiser geschlossener Kupplung 6 über einen sogenannten Schleppstart über die elektrische Maschine 3 anzutreiben. Weiterhin ist es aus der Praxis bekannt, bei einem Zustart bei zunächst geöffneter Kupplung 6 den Verbrennungsmotor 2 mit Hilfe eines Verbrennungsmotorstarters zu starten und erst dann die Kupplung 6 zu schließen, wenn der Verbrennungsmotor 2 über den Verbrennungsmotorstarter gestartet wurde. Ferner kann das Starten des Verbrennungsmotors 2 über einen sogenannten Impulsstart erfolgen, wobei für einen Impulsstart die elektrische Maschine 3 bei geöffneter Kupplung 6 auf eine Startdrehzahl beschleunigt und dann durch Schließen der Kupplung 6 der Verbrennungsmotor 2 zugestartet wird. Die hier vorliegende Erfindung betrifft den Fall des Schleppstarts.
Bei aus der Praxis bekannten Hybridfahrzeugen wird das Starten des Verbrennungsmotors 2 über einen Schleppstart in Kombination mit einer parallelisierten Durchführung einer Schaltung im Getriebe 5 vermieden. Dies liegt darin begründet, dass sich bei aus der Praxis bekannten Hybridfahrzeugen bei einer parallelisierten Ausführung eines Schleppstarts des Verbrennungsmotors 2 und einer Schaltung im Getriebe 5 als unkomfortabel empfundene Drehmomentstöße im Antriebsstrang ausbilden können. Daher wird nach der Praxis dann, wenn mit der Ausführung einer Schaltung begonnen wurde und nachfolgend eine Anforderung für einen Schleppstart des Verbrennungsmotors 2 vorliegt, die Schaltung im Getriebe 5 abgebrochen und zunächst der Schleppstart des Verbrennungsmotors 2 ausgeführt, um dann nach Ausführung des Schleppstarts des Verbrennungsmotors 2 die Schaltung auszuführen.
Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, mit Hilfe dessen ein Schleppstart des Verbrennungsmotors und eine Schaltung im Betriebe parallelisiert ausgeführt werden können, und zwar mit hohem Komfort.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird das Starten des Verbrennungsmotors parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe ausgeführt, nämlich derart, dass eine zeitliche Reihenfolge für das Schließen der zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschalteten Kupplung und für das Schließen eines für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements des Getriebes abhängig von der auszuführenden Schaltung und abhängig von einem Betriebspunkt des Antriebsaggregats bestimmt wird. Hierdurch ist es möglich, einen Schleppstart des Verbrennungsmotors über die elektrische Maschine und eine Schaltung im Getriebe parallelisiert mit hohem Komfort auszuführen. Bei der Parallelisierung des Schleppstarts sowie der Schaltung kann durch den Übersetzungswechsel im Getriebe eine hohe Stoßentkopplungsgüte sichergestellt werden, wodurch der Komfort erhöht wird. Ferner können die Ausführung des Schleppstarts sowie der Schaltung innerhalb kürzerer Zeit erfolgen, wodurch die Dynamik des Hybridfahrzeugs verbessert wird.
Vorzugsweise wird dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats ein Schubbetriebspunkt und die Schaltung eine Rückschaltung ist, und/oder dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats ein Zugbetriebspunkt und die Schaltung eine Hochschaltung ist, eine Befüllung der zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschalteten Kupplung zumindest teilweise nach einer Befüllung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements des Getriebes durchgeführt. Dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats ein Zugbetriebspunkt und die Schaltung eine Rückschaltung ist, und/oder dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats ein Schubbetriebspunkt und die Schaltung eine Hochschaltung ist, wird eine Befüllung der zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschalteten Kupplung zumindest teilweise vor einer Befüllung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements des Getriebes durchgeführt wird. Die obigen zeitlichen Reihenfolgen für das Schließen der Kupplung sowie für das Schließen des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements abhängig von der auszuführenden Schaltung sowie abhängig vom Betriebspunkt des Antriebsaggregats sind besonders bevorzugt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Starten des Verbrennungsmotors ausschließlich dann parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe ausgeführt, wenn bei Vorliegen einer Startanforderung des Verbrennungsmotors steuerungsseitig eine Schaltung mit einem erforderlichen Gangsprung bzw. einer erforderlichen Drehzahldifferenz bereitgestellt werden kann, wohingegen dann, wenn die Schaltung mit dem erforderlichen Gangsprung bzw. der erforderlichen Drehzahldifferenz nicht bereitgestellt werden kann, das Starten des Verbrennungsmotors nicht parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe ausgeführt wird. Nach dieser Weiterbildung der Erfindung wird demnach überprüft, ob für die parallelisierte Ausführung des Schleppstarts sowie der Schaltung eine Schaltung mit einer erforderlichen Drehzahldifferenz bereitgestellt werden kann. Ist dies der Fall, so können Schaltung und Schleppstart parallelisiert ausgeführt werden. Kann hingegen keine Schaltung mit einem entsprechenden Gangsprung bzw. einer entsprechenden Drehzahldifferenz bereitgestellt werden, so erfolgen die Ausführung des Schleppstarts sowie der Schaltung nicht parallelisiert, sondern zeitlich nacheinander.
Dann, wenn das Starten des Verbrennungsmotors parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe ausgeführt wird, wird im Vergleich zu einem Starten des Verbrennungsmotors ohne parallelisierte Schaltung ein Fülldruck für die Schnellbefüllungsphase der zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische geschalteten Kupplung erhöht und/oder eine Füllzeit dieser Schnellbefüllungsphase verlängert. Hiermit ist es möglich, eine sich an die Schnellbefüllung der Kupplung anschließende Füllausgleichsphase derselben zu reduzieren oder ganz darauf zu verzichten, wodurch es möglich wird, den Schleppstart des Verbrennungsmotors innerhalb kürzerer Zeit auszuführen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird für das Starten des Verbrennungsmotors parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe abhängig von der auszuführenden Schaltung eine Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl für den beim Starten zumindest zeitweise drehzahlgeregelt betriebenen Verbrennungsmotor bestimmt, vorzugsweise derart, dass bei einer Rückschaltung als Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl die Drehzahl der elektrischen Maschine verwendet wird, wohingegen bei einer Hochschaltung als Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl die Zieldrehzahl des Ziel-Gangs der auszuführenden Schaltung verwendet wird. Hiermit ist eine besonders vorteilhafte Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors während des Schleppstarts möglich.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird ein Vorsteuermoment der elektrischen Maschine zur zumindest teilweisen Kompensation des von der zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschalteten Kupplung übertragenen Moments abhängig von einem Befüllgrad und/oder einer Befüllzeit der Kupplung bestimmt, vorzugsweise derart, dass das Vorsteuermoment der elektrischen Maschine umso größer ist, je größer der Befüllgrad der Kupplung ist, und/oder dass das Vorsteuermoment der elektrischen Maschine umso größer ist, je länger die Befüllzeit der Kupplung ist. Hiermit kann der Komfort der parallelisierten Ausführung des Schleppstarts des Verbrennungsmotors sowie der Schaltung im Getriebe weiter erhöht werden.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ist in Anspruch 13 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein exemplarisches Schema eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs;
2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Erfindung;
3 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Erfindung; und
4 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Erfindung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs sowie eine Steuerungseinrichtung eines Hybridfahrzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein Antriebsstrangschema eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung zum Einsatz kommen können. Hinsichtlich 1 wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung jedoch nicht auf die Antriebsstrangkonfiguration der 1 beschränkt ist. Vielmehr können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung auch bei anderen Antriebsstrangkonfigurationen eines Hybridfahrzeugs zum Einsatz kommen.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, mit Hilfe dessen der Verbrennungsmotor 2 des Antriebsaggregats 1 des Hybridfahrzeugs gestartet werden kann, und zwar über einen sogenannten Schleppstart mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 bei parallelisierter Ausführung einer Schaltung im Getriebe 5.
Zur parallelisierten Ausführung des Schleppstarts des Verbrennungsmotors 2 mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 sowie der Schaltung im Getriebe 5 wird erfindungsgemäß die zeitliche Reihenfolge für das Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 und für das Schließen des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 abhängig von der auszuführenden Schaltung sowie abhängig von dem Betriebspunkt des Antriebsaggregats 1 bestimmt.
Dies ist in 2 bis 4 für drei exemplarische Anwendungen gezeigt, wobei in 2 bis 4 über der Zeit t jeweils mehrere Signalverläufe aufgetragen sind, nämlich ein Signalverlauf 12, welcher der Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine 3 entspricht, ein Signalverlauf 13, welcher der Ist-Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 entspricht, ein Signalverlauf 14, welcher die Befüllung bzw. Druckansteuerung der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 visualisiert, ein Signalverlauf 15, welcher die Befüllung bzw. Druckansteuerung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 visualisiert, ein Signalverlauf 16, welcher die Befüllung bzw. Druckansteuerung des für die auszuführende Schaltung zu öffnenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 visualisiert, sowie ein Signalverlauf 17, welcher ein Vorsteuermoment für die elektrische Maschine 3 visualisiert, um ein von der Kupplung 6 beim Schleppstart sowie bei der parallelisierten Ausführung der Schaltung übertragendes Moment zumindest teilweise zu kompensieren.
2 visualisiert eine Ausführung des Verfahrens, bei welcher in einem Zugbetriebspunkt des Antriebsaggregats 1 als Schaltung eine Hochschaltung parallelisiert mit einem Schleppstart des Verbrennungsmotors 2 ausgeführt werden soll.
2 kann entnommen werden, dass eine Befüllung der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 gemäß dem Signalverlauf 14 zumindest teilweise nach einer Befüllung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 gemäß dem Signalverlauf 15 durchgeführt wird.
So zeigt 2, dass zum Zeitpunkt t1 mit der Ausführung der Hochschaltung begonnen wird, wobei zum Zeitpunkt t1 das für die auszuführende Schaltung zu öffnende Schaltelement 8 des Getriebes 5 in Öffnungsrichtung angesteuert wird und zeitgleich bzw. unmittelbar anschließend gemäß dem Signalverlauf 15 eine Schnellbefüllungsphase für das für die auszuführende Schaltung zu schließende Schaltelement durchgeführt wird. Erst dann, wenn die Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements gemäß dem Signalverlauf 15 abgeschlossen ist, beginnt zum Zeitpunkt t2 die Schnellbefüllungsphase für die zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschaltete Kupplung 6 gemäß dem Signalverlauf 14.
Die Schnellbefüllungsphase für die Kupplung 6 gemäß dem Signalverlauf 14 liegt demnach vollständig nach der Schnellbefüllungsphase für das für die auszuführende Schaltung zu schließende Schaltelement 8 des Getriebes 5, wobei eine sich an die Schnellbefüllungsphase des zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 anschließende Befüllung desselben mit der Schnellbefüllungsphase der Kupplung 6 überlagert wird. So zeigt 2, dass zum Zeitpunkt t3, der in die Schnellbefüllungsphase der Kupplung 6 fällt, das für die auszuführende Schaltung zu schließende Schaltelement 8 des Getriebes 5 soweit geschlossen wurde, dass dasselbe nachfolgend Moment übertragen kann.
Zum Zeitpunkt t4 ist die Schnellbefüllungsphase der zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 geschlossen.
Zum Zeitpunkt t3 wird demnach eine Synchronbedingung des auszulegenden Gangs der auszuführenden Schaltung verlassen, wobei zum Zeitpunkt t5 die Synchronbedingung für den einzulegenden Gang der auszuführenden Schaltung erreicht ist. Die Zeitspanne t zwischen den Zeitpunkten t3 und t5 bestimmt die sogenannte Schleifzeit der auszuführenden Schaltung. Beginnend mit dem Zeitpunkt t6 wird nach der Ausführung der Schaltung und nach dem Anschleppen des Verbrennungsmotors 2 über die elektrische Maschine 3 mit dem vollständigen Schließen der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 begonnen, wobei dieses vollständige Schließen der Kupplung 6 zum Zeitpunkt t7 beendet ist.
In 3 ist die parallelisierte Ausführung des Schleppstarts des Verbrennungsmotors 2 und die Ausführung einer Schaltung im Getriebe 5 für den Fall beschrieben, für welchen in einem Schubbetrieb des Antriebsaggregats 1 eine Rückschaltung ausgeführt werden soll. Die Zeitpunkt t1 bis t7 der 3 entsprechen den Zeitpunkten t1 bis t7 der 2, wobei in 3 ein weiterer Zeitpunkt tZ gezeigt ist, ab welchem beim Anschleppen des Verbrennungsmotors 2 derselbe zündet. Auch 2 zeigt den Zeitpunkt tZ ist, ab welchem beim Anschleppen des Verbrennungsmotors 2 der Verbrennungsmotor 2 zündet. Auch bei der Ausführung einer Rückschaltung im Getriebe 5 bei einem Schubbetrieb des Antriebsaggregats 1 erfolgt eine Befüllung der zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 gemäß dem Signalverlauf 14 zumindest teilweise nach der Befüllung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 gemäß dem Signalverlauf 15, wobei gemäß dem Signalverlauf 15 die Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 vollständig vor der Schnellbefüllungsphase der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung liegt, wohingegen eine sich an die Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 anschließende Befüllung desselben mit der Schnellbefüllungsphase der zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 überlagert wird. Während der Befüllung des zu schließenden Schaltelements 8 kann vom Schubbetrieb des Antriebsaggregats 1 in den Zugbetrieb gewechselt werden, um bei der nachfolgenden Befüllung der Kupplung 6 die Spürbarkeit von Störmomenten zu reduzieren und damit den Komfort zu erhöhen.
4 visualisiert die parallelisierte Ausführung des Schleppstarts des Verbrennungsmotors 2 und der Schaltung im Getriebe 5 für den Fall, für welchen im Zugbetrieb des Antriebsaggregats 1 eine Rückschaltung ausgeführt werden soll. In diesem Fall wird die Befüllung der zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 gemäß dem Signalverlauf 14 zumindest teilweise vor der Befüllung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 gemäß dem Signalverlauf 15 durchgeführt, wobei 4 entnommen werden kann, dass die Schnellbefüllungsphase der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 vollständig vor der Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 liegt. Eine sich an die Schnellbefüllungsphase der Kupplung 6 anschließende Befüllung derselben wird mit der Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 überlagert. Diese zeitliche Reihenfolge gilt auch für die Ausführung einer Hochschaltung im Schubbetrieb des Antriebsaggregats, wobei jedoch für die Hochschaltung im Schubbetrieb kein separates Zeitdiagramm gezeigt ist.
In 4 erfolgt zum Zeitpunkt t8 der Beginn der Schaltungsausführung, wobei zum Zeitpunkt t8 gemäß dem Signalverlauf 16 einerseits das für die auszuführende Schaltung zu öffnende Schaltelement 8 in Öffnungsrichtung angesteuert und zeitlich die Schnellbefüllungsphase der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 beginnt. Erst nach Beendigung der Schnellbefüllungsphase der Kupplung 6 beginnt gemäß dem Signalverlauf 15 zum Zeitpunkt t9 die Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5, wobei zum Zeitpunkt t10 der 4 eine Synchronbedingung des auszulegenden Gangs der auszuführenden Schaltung verlassen wird. Beginnend mit dem Zeitpunkt t10 folgt demnach die Schaltungsausführung im Getriebe 5 sowie parallelisiert der Schleppstart des Verbrennungsmotors 2, wobei zum Zeitpunkt tZ die Zündung des Verbrennungsmotors 2 erfolgt. Zum Zeitpunkt t11 wird mit dem vollständigen Schließen der Kupplung 6 begonnen, wobei das vollständige Schließen der Kupplung 6 zum Zeitpunkt t12 abgeschlossen ist. Zum Zeitpunkt t13 ist die Synchronbedingung für den einzulegenden Gang der auszuführenden Schaltung erreicht.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Starten des Verbrennungsmotors 2 steuerungsseitig derart mit der Schaltung im Getriebe 5 parallelisiert wird, das bei Vorliegen einer Startanforderung des Verbrennungsmotors 2 steuerungsseitig eine Schaltung mit einem erforderlichen Gangsprung bzw. einer erforderlichen Drehzahldifferenz angefordert wird. Nur dann, wenn tatsächlich eine Schaltung mit einem solchen Gangsprung bzw. einer solchen Drehzahldifferenz ausgeführt werden kann, werden die Schaltung im Getriebe 5 sowie der Schleppstart des Verbrennungsmotors 2 tatsächlich parallelisiert ausgeführt, wohingegen dann, wenn eine solche Schaltung mit dem erforderlichen Gangsprung bzw. der erforderlichen Drehzahldifferenz nicht bereitgestellt werden kann, der Schleppstart des Verbrennungsmotors 2 nicht parallelisiert mit der Schaltung im Getriebe 5 ausgeführt wird.
Nach dieser Weiterbildung der Erfindung wird die Parallelisierung der auszuführenden Schaltung sowie des Schleppstarts demnach dadurch erreicht, dass die auszuführende Schaltung nicht, wie im Stand der Technik üblich, durch einen last- und fahrgeschwindigkeitsabhängigen Schaltpunkt ausgelöst wird, sondern in Verbindung mit dem auszuführenden Schleppstart über eine Hybridablaufsteuerung der das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Steuerungseinrichtung.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dann, wenn das Starten des Verbrennungsmotors 2 über den Schleppstart parallelisiert mit der Schaltung im Getriebe 5 ausgeführt wird, im Vergleich zu einem Schleppstart des Verbrennungsmotors 2 ohne parallelisierte Schaltungsausführung ein Fülldruck der Schnellbefüllungsphase für die zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 und/oder eine Füllzeit dieser Schnellbefüllungsphase für die zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 verlängert wird, um die zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschaltete Kupplung 6 innerhalb kürzerer Zeit zu befüllen, wodurch dann eine nach dem Stand der Technik erforderliche Füllausgleichsphase der Kupplung 6 reduziert oder die Füllausgleichsphase der Kupplung 6 komplett vermieden werden kann. Hiermit ist es dann möglich, den Zeitbedarf für die Ausführung des Schleppstarts zu verkürzen.
Für das Starten des Verbrennungsmotors 2 über den Schleppstart parallelisiert mit der Schaltung im Getriebe 5 wird eine Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl für den beim Schleppstarten zumindest zeitweise drehzahlgeregelt betriebenen Verbrennungsmotor 2 bestimmt, nämlich abhängig von der auszuführenden Schaltung derart, dass bei einer Rückschaltung als Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl die Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine 3 ggf. verrechnet mit einem Offset verwendet wird, wohingegen bei einer Hochschaltung als Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl die Zieldrehzahl des Ziel-Gangs der auszuführenden Schaltung verwendet wird. So zeigt 2 für den Fall der Ausführung einer Hochschaltung die Zieldrehzahl ZN des Ziel-Gangs, die beim Schleppstart als Solldrehzahl des Verbrennungsmotors 2 dient. In 3 und 4, die jeweils eine Rückschaltung betreffen, verwendet der Verbrennungsmotor 2 als Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl die Ist-Drehzahl 12 der elektrischen Maschine 3.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Vorsteuermoment 17 für die elektrische Maschine 3, welches der zumindest teilweisen Kompensation des von der zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 übertragenen Moments dient, abhängig von einem Befüllgrad der zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 und/oder einer Befüllzeit der der zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschalteten Kupplung 6 vorzugeben, wobei das Vorsteuermoment 17 der elektrischen Maschine 3 umso größer ist, je größer der Befüllgrad der Kupplung 6 und/oder je länger die Befüllzeit der Kupplung 6 ist.
Bei der Bestimmung des Vorsteuermoments 17 können steuerungsseitige Signallaufzeiten z.B. über einen CAN-Datenbus berücksichtigt werden.
Dann, wenn das Starten des Verbrennungsmotors 2 parallelisiert mit einer Schaltungsausführung im Getriebe 5 erfolgt, wird im Vergleich zu einem Starten des Verbrennungsmotors 2 ohne parallelisierte Schaltung die Schleifzeit der Schaltung durch Anpassung eines Abschaltdrucks des für die auszuführende Schaltung zu öffnenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 und/oder durch Anpassung des Zuschaltdrucks des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements 8 des Getriebes 5 angepasst.
Durch diese Anpassung des Abschaltdrucks und Zuschaltdrucks kann, abhängig vom Betriebspunkt des Antriebsaggregats 1 sowie abhängig von der auszuführenden Schaltung die Schleifzeit der Schaltung gezielt verlängert oder verkürzt werden, um den Komfort der parallelisierten Ausführung des Schleppstarts sowie der Schaltung zu erhöhen. Abschaltdruck und Zuschaltdruck können jedoch auch unter Beibehaltung der Schleifzeit angepasst bzw. variiert werden.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Steuerungseinrichtung umfasst Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Eine solche Steuerungseinrichtung umfasst Datenschnittstellen, um mit den bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Datensignale auszutauschen. Weiterhin umfasst eine solche Steuerungseinrichtung einen Speicher zur Speicherung und einen Prozessor zur Verarbeitung entsprechender Datensignale. Bei der Steuerungseinrichtung, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, kann es sich um die Hybridsteuerungseinrichtung 11 oder auch um die Motorsteuerungseinrichtung 9 oder auch um die Getriebesteuerungseinrichtung 10 handeln.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Verbrennungsmotor
3: elektrische Maschine
4: Abtrieb
5: Getriebe
6: Kupplung
7: elektrischer Energiespeicher
8: Schaltelemente
9: Steuerungseinrichtung
10: Steuerungseinrichtung
11: Steuerungseinrichtung
12: Signalverlauf
13: Signalverlauf
14: Signalverlauf
15: Signalverlauf
16: Signalverlauf
17: Signalverlauf

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, wobei das Hybridfahrzeug ein Antriebsaggregat (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer elektrischen Maschine (3) sowie ein zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (4) geschaltetes Getriebe (5) aufweist, wobei zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) des Antriebsaggregats (1) eine Kupplung (6) geschaltet ist, nämlich Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors (2), wobei das Starten des Verbrennungsmotors (2) über einen Schleppstart mit Hilfe der elektrischen Maschine (3) bei zumindest teilweise geschlossener Kupplung (6) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet dass das Starten des Verbrennungsmotors (2) parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe (5) ausgeführt wird, nämlich derart, dass eine zeitliche Reihenfolge für das Schließen der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) und für das Schließen eines für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) des Getriebes (5) abhängig von der auszuführenden Schaltung und abhängig von einem Betriebspunkt des Antriebsaggregats (1) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats (1) ein Schubbetriebspunkt und die Schaltung eine Rückschaltung ist, und/oder dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats (1) ein Zugbetriebspunkt und die Schaltung eine Hochschaltung ist, eine Befüllung der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) zumindest teilweise nach einer Befüllung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) des Getriebes (5) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei eine Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) vollständig vor einer Schnellbefüllungsphase der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) liegt, wohingegen eine sich an die Schnellbefüllungsphase des für zu schließenden Schaltelements (8) anschließende Befüllung desselben mit der Schnellbefüllungsphase der Kupplung (6) überlagert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats (1) ein Zugbetriebspunkt und die Schaltung eine Rückschaltung ist, und/oder dann, wenn der Betriebspunkt des Antriebsaggregats (1) ein Schubbetriebspunkt und die Schaltung eine Hochschaltung ist, eine Befüllung der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) zumindest teilweise vor einer Befüllung des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) des Getriebes (5) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei eine Schnellbefüllungsphase der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) vollständig vor einer Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) liegt, wohingegen eine sich an die Schnellbefüllungsphase der Kupplung (6) anschließende Befüllung desselben mit der Schnellbefüllungsphase des für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) überlagert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Starten des Verbrennungsmotors (2) ausschließlich dann parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe (5) ausgeführt wird, wenn bei Vorliegen einer Startanforderung des Verbrennungsmotors (2) steuerungsseitig eine Schaltung mit einem erforderlichen Gangsprung bzw. einer erforderlichen Drehzahldifferenz bereitgestellt werden kann, wohingegen dann, wenn die Schaltung mit dem erforderlichen Gangsprung bzw. der erforderlichen Drehzahldifferenz nicht bereitgestellt werden kann, das Starten des Verbrennungsmotors (2) nicht parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe (5) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dann, wenn das Starten des Verbrennungsmotors (2) parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe (5) ausgeführt wird, im Vergleich zu einem Starten des Verbrennungsmotors (2) ohne parallelisierte Schaltung ein Fülldruck für Schnellbefüllungsphase der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) erhöht und/oder eine Füllzeit dieser Schnellbefüllungsphase verlängert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das Starten des Verbrennungsmotors (2) parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe (5) abhängig von der auszuführenden Schaltung eine Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl für den beim Starten zumindest zweitweise drehzahlgeregelt betriebenen Verbrennungsmotor (2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Rückschaltung als Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl die gegebenenfalls mit einen Offsetwert verrechnete Drehzahl der elektrischen Maschine (3) verwendet wird, wohingegen bei einer Hochschaltung als Verbrennungsmotor-Soll-Drehzahl die Zieldrehzahl des Ziel-Gangs der auszuführenden Schaltung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorsteuermoment der elektrischen Maschine (3) zur zumindest teilweisen Kompensation des von der zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Kupplung (6) übertragenen Moments abhängig von einem Befüllgrad der Kupplung (6) und/oder einer Befüllzeit der Kupplung (6) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuermoment der elektrischen Maschine (3) umso größer ist, je größer der Befüllgrad der Kupplung (6) ist, und/oder dass das Vorsteuermoment der elektrischen Maschine (3) umso größer ist, je länger die Befüllzeit der Kupplung (6) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dann, wenn das Starten des Verbrennungsmotors (2) parallelisiert mit einer Schaltung im Getriebe (5) ausgeführt wird, im Vergleich zu einem Starten des Verbrennungsmotors (2) ohne parallelisierte Schaltung eine Schleifzeit der Schaltung durch Anpassung eines Abschaltdrucks eines für die auszuführende Schaltung zu öffnenden Schaltelements (8) des Getriebes (5) und/oder durch Anpassung eines Zuschaltdrucks eines für die auszuführende Schaltung zu schließenden Schaltelements (8) des Getriebes (5) verändert wird.
Steuerungseinrichtung eines Hybridfahrzeugs, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.