DE102019200536A1

DE102019200536A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019200536A1
Application number: DE102019200536.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Deprez; Jens Kastens
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-07-23
Also published as: US20200231140A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrische Maschine (3) aufweisenden Antriebsaggregat (1), mit einem zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (5) geschalteten, mehrere Schaltelemente aufweisenden Getriebe (4), mit einer zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Trennkupplung (7), und mit einem Anfahrelement (8), das entweder von einer separaten Anfahrkupplung oder von einem Schaltelement des Getriebes (4) bereitgestellt ist. Bei Fahrt mit laufendem Verbrennungsmotor (2) und geschlossener Trennkupplung (7) wird eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) oder eine Drehzahl der elektrischen Maschine (3) oder eine Drehzahl des Getriebes (4) oder eine Drehzahl des Abtriebs (5) zur Ermittlung einer Fahrwiderstandserhöhung überwacht, wobei dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als ein erster Grenzwert wird oder denselben erreicht, die zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschaltete Trennkupplung (7) auf eine Öffnungsstellung teilweise geöffnet wird, bei welcher ein von der Trennkupplung (7) übertragenes Moment derart eingestellt ist, dass ein Leerlaufregler des Verbrennungsmotors (2) die Drehzahl des Verbrennungsmotor in Richtung Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (2) beschleunigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt ein Antriebsstrangschema eines Hybridfahrzeugs. Ein Hybridfahrzeug verfügt über ein Antriebsaggregat 1, welches einen Verbrennungsmotor 2 und eine elektrische Maschine 3 umfasst. Ferner umfasst ein Hybridfahrzeug ein Getriebe 4, das zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 5 des Hybridfahrzeugs geschaltet ist. Mit der elektrischen Maschine 3 wirkt ein elektrischer Energiespeicher 6 zusammen. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 3 wird der elektrische Energiespeicher 6 stärker entladen und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 3 stärker aufgeladen. Zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 ist eine Trennkupplung 7 geschaltet. Das Getriebe 4 umfasst mehrere Schaltelemente 8, von denen in 1 ein einziges Schaltelement 8 exemplarisch gezeigt ist. Beim Anfahren des Hybridfahrzeugs kann eines der Schaltelemente 8 des Getriebes 4 als getriebeinternes Anfahrelement dienen. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass zwischen die elektrische Maschine 3 und das Getriebe 4 ein separates, getriebeexternes Anfahrelement geschaltet ist.
Der Betrieb des Getriebes 4 wird von einem Getriebesteuergerät 9 gesteuert und/oder geregelt. Der Betrieb des Verbrennungsmotors 2 wird von einem Motorsteuergerät 10 und der Betrieb der elektrischen Maschine 3 von einem Hybridsteuergerät 11 gesteuert und/oder geregelt. Das Hybridsteuergerät 11 kann auch die Trennkupplung 7 ansteuern. Die gestrichelten Doppelpfeile der 1 visualisieren den Datenaustausch der Steuerungseinrichtungen 9, 10 und 11 mit den entsprechenden Baugruppen des Hybridfahrzeugs. So tauscht das Getriebesteuergerät 9 mit dem Getriebe 4 und dem Hybridsteuergerät 11 Daten aus. Das Motorsteuergerät 10 tauscht mit dem Verbrennungsmotor 2 und dem Hybridsteuergerät 11 Daten aus. Das Hybridsteuergerät 11 tauscht weiterhin mit der elektrischen Maschine 3, dem elektrischen Energiespeicher 6 sowie der Trennkupplung 7 Daten aus.
Aus der Praxis ist es bekannt, dass bei Fahrt mit laufendem Verbrennungsmotor 2, und zwar dann, wenn der laufende Verbrennungsmotor 2 bei geschlossener Trennkupplung 7 an den Kraftfluss zum Abtrieb 5 hin angekoppelt ist, eine Drehzahl überwacht wird, um dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als ein Grenzwert wird, den Verbrennungsmotor 2 vom Kraftfluss abzukoppeln, insbesondere um ein Abwürgen des Verbrennungsmotors 2 zu vermeiden. Bei der überwachten Drehzahl kann es sich um eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 oder eine Drehzahl der elektrischen Maschine 3 oder eine Drehzahl des Abtriebs 5 oder eine Drehzahl des Getriebes 4, wie zum Beispiel um eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle des Getriebes 4, handeln.
Die DE 10 2013 224 379 A2 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, bei welchem im Rekuperationsbetrieb bei generatorisch betriebener elektrischer Maschine ein zwischen Verbrennungsmotor und elektrische Maschine geschaltetes Koppelelement derart angesteuert wird, das der Verbrennungsmotor von der elektrische Maschine teilweise entkoppelt ist.
Die US 8,386,107 B2 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, bei welchem eine Abbremsung des Hybridfahrzeugs erfasst und Rückschaltung in einem Getriebe des Hybridfahrzeugs ausgeführt wird. Abhängig von der Abbremsung und Rückschaltung wird ein Motorstillstand vorhergesagt und abhängig hiervon ein Eingriffselement gelöst oder in Schlupf gebracht.
In der DE 10 2018 207 122.5 ist offenbart, dass dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als der erste Grenzwert wird oder denselben erreicht, die zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschaltete Trennkupplung vollständig geöffnet wird, um den Verbrennungsmotor abzukoppeln.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als der erste Grenzwert wird oder denselben erreicht, wird die zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschaltete Trennkupplung auf eine Öffnungsstellung teilweise geöffnet, bei welcher ein von der Trennkupplung übertragenes Moment derart eingestellt ist, dass ein Leerlaufregler des Verbrennungsmotors die Drehzahl des Verbrennungsmotor dennoch in Richtung Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors beschleunigt.
Die Erfindung verfügt über den Vorteil, dass bedingt dadurch, dass die Trennkupplung nicht vollständig, sondern lediglich teilweise auf die definierte Öffnungsstellung geöffnet wird, sodass über den Verbrennungsmotor am Abtrieb positives Moment bereitgestellt werden kann, wobei durch das Nutzen des zur Verfügung stehenden Potentials des Verbrennungsmotors die elektrische Maschine entlastet werden kann. Hiermit kann das Hybridfahrzeug effizienter betrieben werden. Weiterhin kann dann, wenn die elektrische Maschine zum Beispiel infolge eines bereits stark entladenen elektrischen Energiespeichers nur noch wenig oder kein Moment mehr bereitstellen kann, über den Verbrennungsmotor Moment am Abtrieb bereitgestellt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Öffnungsstellung der Trennkupplung abhängig von einem aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment des Verbrennungsmotors bestimmt, insbesondere als Vorsteueranteil für die Öffnungsstellung der Trennkupplung. Vorzugsweise wird diese Öffnungsstellung der Trennkupplung weiterhin abhängig von einem aktuell vom Leerlaufregler des Verbrennungsmotors angeforderten Leerlaufmoment des Verbrennungsmotor oder abhängig von einem maximal erlaubten Leerlaufmoment des Leerlaufreglers bestimmt, derart, dass das von der Trennkupplung in der Öffnungsstellung übertragene Moment der Differenz zwischen dem maximal möglichen Leerlaufmoment und dem aktuell vom Leerlaufregler des Verbrennungsmotors angeforderten Leerlaufmoment insbesondere abzüglich eines Offsets oder der Differenz zwischen dem maximal möglichen Leerlaufmoment und dem maximal erlaubten Leerlaufmoment des Leerlaufreglers insbesondere abzüglich eines Offsets entspricht.
Hiermit kann die Öffnungsstellung der Trennkupplung, auf welche die Trennkupplung geöffnet wird, im Sinne eines Vorsteueranteils besonders vorteilhaft ermittelt werden. Einerseits ist das infolge der gewählten Öffnungsstellung von der Trennkupplung übertragene Moment gering genug, damit der Leerlaufregler des Verbrennungsmotors in der Lage ist, den Verbrennungsmotor in Richtung auf die Leerlaufdrehzahl zu beschleunigen, andererseits wird das Momentpotential des Verbrennungsmotors genutzt, um die elektrische Maschine zu unterstützen oder zu entlasten.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird dem Vorsteueranteil ein Regleranteil überlagert, der abhängig von der sich ausbildenden Ist-Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors ermittelt wird. Dann, wenn dem Vorsteueranteil der Regleranteil überlagert wird, kann das Hybridfahrzeug noch effizienter betrieben werden.
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 10 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen 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 Blockschaltbild eines Hybridfahrzeugs;
2 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs;
3 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs;
4 ein weiteres Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs. Der grundsätzliche Aufbau eines Hybridfahrzeugs ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig und wurde bereits unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Diesbezüglich wird auf die Ausführungen zur 1 Bezug genommen.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun solche Details zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, mit welchen dann, wenn das Hybridfahrzeug bei Fahrt mit laufendem Verbrennungsmotor 2 und geschlossener Trennkupplung 7 zum Beispiel in eine Steigung oder gegen ein Hindernis fährt, sich also der Fahrwiderstand erhöht, der Verbrennungsmotor 2 effektiv vor Abwürgen geschützt werden kann, und zwar ohne die Gefahr, dass das Moment am Abtrieb 5 zusammenbricht und so das Hybridfahrzeug ungewollt zurückrollt.
2 zeigt Details eines in der DE 10 2018 207 122.5 beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs.
In 2 sind über der Zeit t mehrere zeitliche Verläufe von Drehzahlen n, Drehmomenten M und einer Druckansteuerung p gezeigt sind. So zeigt der Kurvenverlauf 20 der 2 einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors 2. Der Kurvenverlauf 21 zeigt den zeitlichen Verlauf einer Drehzahl der elektrischen Maschine 3. Der Kurvenverlauf 22 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Moments des Verbrennungsmotors 2. Der Kurvenverlauf 23 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Moments der elektrischen Maschine 3. Der Kurvenverlauf 24 zeigt den zeitlichen Verlauf des Moments am Abtrieb 5. Ein Kurvenverlauf 25 visualisiert einen zeitlichen Verlauf eines von der Trennkupplung 7 übertragenen Moments. Der Kurvenverlauf 26 visualisiert die Druckansteuerung der Trennkupplung 7.
Vor dem Zeitpunkt t1 fährt das Hybridfahrzeug mit laufendem Verbrennungsmotor 2 und laufender, motorisch betriebener elektrischer Maschine 3 bei geschlossener Trennkupplung 7. Beginnend mit dem Zeitpunkt t1 reduzieren sich die Drehzahl 20 von Verbrennungsmotor 2 und die Drehzahl 21 von elektrischer Maschine 3 dadurch, dass sich bei betätigtem Gaspedal und unbetätigtem Bremspedal der Fahrwiderstand des Hybridfahrzeugs zum Beispiel durch Einfahrt in eine Steigung erhöht. Dabei werden beginnend zum Zeitpunkt t2 die Drehzahl 20 des Verbrennungsmotors 2 und die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 kleiner als die Leerlaufdrehzahl n_LEER.
Das Verfahren wird vorzugsweise bei betätigtem Gaspedal und unbetätigtem Bremspedal durchgeführt. Das Verfahren kann auch dann durchgeführt werden, wenn sich bei unbetätigtem Gaspedal im Kriechen der Fahrwiderstand zum Beispiel durch Einfahrt in eine Steigung erhöht. Im Kriechen kann das Bremspedal unbetätigt oder leicht betätigt sein.
In 2 wird nachfolgend die Drehzahl 21 der elektrischen Maschine 3 überwacht. Es kann auch eine andere Drehzahl überwacht werden, z.B. die Drehzahl 20 des Verbrennungsmotors 3 oder einer Getriebeeingangswelle des Getriebes 4.
Dann, wenn zum Zeitpunkt t3 bei laufendem Verbrennungsmotor 2, bei laufender und elektrischer Maschine 3, bei geschlossener Trennkupplung 7, bei betätigtem Gaspedal und unbetätigtem Bremspedal die überwachte Drehzahl kleiner als ein erster Grenzwert G3 wird, wird gemäß dem Kurvenverlauf 26 die zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschaltete Trennkupplung 7 zum Öffnen angesteuert, um hierdurch den Verbrennungsmotor 2 vom Kraftfluss zum Abtrieb 5 abzukoppeln. Dadurch kann der Verbrennungsmotor 2 vor einem Abwürgen geschützt werden. Über die elektrische Maschine 3 kann nach wie vor am Abtrieb 5 Moment bereitgestellt werden, um so eine sicherheitskritische Situation, insbesondere ein unerwünschtes Zurückrollen des Kraftfahrzeugs im Hang, zu vermeiden. Der erste Grenzwert G3, bei dessen Erreichen bzw. Unterschreiten der überwachten Drehzahl die Trennkupplung 7 zum Öffnen angesteuert wird, wird vorzugsweise abhängig von einem zeitlichen Gradienten bestimmt, mit welchem sich die überwachte Drehzahl reduziert. Dieser erste Grenzwert G3 kann zusätzlich oder alternativ auch abhängig von einer Temperatur, insbesondere einer Temperatur der Trennkupplung 7 oder einer Getriebeöltemperatur, und/oder abhängig vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 6, bestimmt werden. Wie 2 entnommen werden kann, wird zum Zeitpunkt t3 gemäß der Druckansteuerung 26 die Übertragungsfähigkeit der Trennkupplung 7 zunächst sprungartig reduziert, und zwar auf einen Wert, der zur Übertragung des aktuell von der Trennkupplung 7 übertragenen Moments gerade ausreichend ist. Die sprungartige Reduzierung der Übertragungsfähigkeit der Trennkupplung 7 zum Zeitpunkt t3 baut demnach eine Überanpressung der Trennkupplung 7 sprungartig ab.
Nachfolgend an den Zeitpunkt t3 wird zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 die Übertragungsfähigkeit der zu öffnenden Trennkupplung 7 rampenartig bzw. linear weiter erhöht, und zwar mit einem Gradienten, wobei dieser zeitliche Gradient für die rampenartige Reduzierung der Übertragungsfähigkeit der Trennkupplung 7 ebenso wie der Grenzwert G3 vorzugsweise vom zeitlichen Gradienten der Verringerung der überwachten Drehzahl und/oder von der Temperatur und/oder vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 6 abhängig ist.
Zum Zeitpunkt t4 überträgt die Trennkupplung 7 kein Moment mehr. Die Drehzahl 20 des Verbrennungsmotors 2 kann sich fangen und über das Moment 22 des Verbrennungsmotors 2 auf das Niveau der Leerlaufdrehzahl n_LEER angehoben werden.
Beginnend mit dem Zeitpunkt t5 wird gemäß dem Kurvenverlauf 24 das Moment am Abtrieb 5 reduziert, z.B. bedingt dadurch, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als ein Grenzwert wird. Die Reduzierung des Moments am Abtrieb 5 erfolgt durch Reduzierung des von der elektrischen Maschine 3 bereitgestellten Moments (siehe Kurvenverlauf 23).
Dann, wenn nachfolgend an das Öffnen der Trennkupplung 7 sowohl die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 als auch die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 beide jeweils größer als ein zweiter Grenzwert G5 werden, der größer als der erste Grenzwert G3 ist, wird die Trennkupplung 7 wieder geschlossen. In 2 entspricht der zweite Grenzwert G5 der Leerlaufdrehzahl n_LEER. In 2 erreichen die Drehzahl 20 des Verbrennungsmotors 2 und die Drehzahl 21 der elektrischen Maschine 3 die Leerlaufdrehzahl n_LEER zum Zeitpunkt t6, wobei dann die zuvor geöffnete Trennkupplung 7 gemäß der Druckansteuerung 26 zum Schließen angesteuert, und zwar gemäß 2 zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 zunächst über eine Schnellbefüllung, zwischen den Zeitpunkten t7 und t8 über eine anschließende Füllausgleichsphase und zwischen den Zeitpunkten t8 und t9 durch eine anschließende rampenartige Erhöhung des Ansteuerdrucks 26 für die Trennkupplung 7, sodass zum Zeitpunkt t9 die Trennkupplung 7 wieder vollständig geschlossen und der Verbrennungsmotor 2 wieder an den Kraftfluss zum Abtrieb 5 hin angekoppelt ist.
Wie dem Kurvenverlauf 24 der 2 entnommen werden kann, kann trotz Abkopplung des Verbrennungsmotors 2 vom Kraftfluss über die elektrische Maschine 3 Moment am Abtrieb 5 bereitgestellt werden. Es besteht keine Gefahr eines unerwünschten Zurückrollens des Hybridfahrzeugs.
In 2 visualisiert ein weiterer zeitlicher Kurvenverlauf 27 ein aktuell maximal mögliches Leerlaufmoment des Verbrennungsmotors 2. Bedingt dadurch, dass in 2 die Trennkupplung 7 bis zum Zeitpunkt t4 vollständig geöffnet wird und bis zum Zeitpunkt t6 vollständig geöffnet bleibt, sodass dieselbe zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 zunächst nur ein reduziertes Moment und nachfolgend zwischen den Zeitpunkten t4 und t6 gar kein Moment mehr übertragen kann, kann ein eigentlich zur Verfügung stehendes Momentpotential des Verbrennungsmotors 2 nicht mehr genutzt werden, wobei das nicht genutzte Potential des Verbrennungsmotors 2 in 2 durch den schraffierten Bereich 28 visualisiert ist, der sich zwischen dem Kurvenverlauf 22 und dem Kurvenverlauf 27 zwischen den Zeitpunkten t3 und t6 aufspannt.
Mit der hier vorliegenden Erfindung soll dieses Potential 28 des Verbrennungsmotors 2 soweit wie möglich am Abtrieb 5 nutzbar gemacht werden. Diesbezügliche Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der 3 und 4 beschrieben, wobei nachfolgend für gleiche Kurvenverläufe gleiche Bezugsziffern verwendet werden und nur auf solche Details eingegangen wird, durch die sich in 3 und 4 visualisierte Erfindung von 2 unterscheidet.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als der erste Grenzwert G3 wird oder denselben erreicht, die zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschaltete Trennkupplung 7 nachfolgend nicht vollständig geöffnet wird, sondern lediglich teilweise auf eine definierte Öffnungsstellung, bei welcher ein von der Trennkupplung 7 in Richtung auf den Abtrieb übertragenes Moment derart eingestellt ist, dass ein Leerlaufregler des Verbrennungsmotors 2 die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 in Richtung der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 2 beschleunigen kann.
3 kann entnommen werden, dass in 3 analog zur 2 beginnend mit dem Zeitpunkt t3 gemäß der Druckansteuerung 26 die Trennkupplung 7 zunächst stufenartig bzw. schlagartig um einen definierten Betrag und anschließend zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 rampenartig geöffnet wird, jedoch nicht wie in 2 bis zu einer Öffnungsstellung, in welcher die Trennkupplung 7 kein Moment mehr überträgt, sondern bis zu einer Öffnungsstellung, in welcher gemäß dem Signalverlauf 25 die Trennkupplung 7 nach wie vor Moment in Richtung auf den Abtrieb 5 überträgt. Dabei ist die Öffnungsstellung für die Trennkupplung 7 derart gewählt, dass auf der einen Seite das von der Trennkupplung 7 in Richtung auf den Abtrieb 5 übertragene Moment niedrig genug ist, damit der Leerlaufregler des Verbrennungsmotors 2 in der Lage ist, den Verbrennungsmotor 2 nach oben in Richtung auf die Leerlaufdrehzahl desselben zu beschleunigen bzw. auf der Leerlaufdrehzahl zu halten, und dass auf der anderen Seite ein Potential des Leerlaufreglers, welches aktuell nicht genutzt wird, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 auf der Leerlaufdrehzahl zu halten bzw. auf die Leerlaufdrehzahl zu bringen, über die Trennkupplung 7 in Richtung auf den Abtrieb 5 übertragen wird, um die elektrische Maschine 3 zu unterstützen oder zu entlasten, insbesondere bei der Bereitstellung des Fahrerwunschs. So zeigt 3, dass gemäß dem Kurvenverlauf 22 das Moment des Verbrennungsmotors 2 im Vergleich zur 2 angehoben wird, und zwar bis auf das durch den Kurvenverlauf 27 visualisierte, aktuell maximal mögliche Leerlaufmoment, wobei gemäß dem Kurvenverlauf 23 das von der elektrischen Maschine 3 bereitgestellte Moment reduziert werden kann und es demnach im Unterschied zur 2 nicht erforderlich ist, das Moment 23 der elektrischen Maschine 3 bis auf ein maximal mögliches Moment 29 der elektrischen Maschine 3 anzuheben. Die elektrische Maschine 3 wird entlastet.
In 3 wird analog zur 2 beginnend mit dem Zeitpunkt t5 das Moment am Abtrieb 5 (siehe Kurvenverlauf 24) reduziert, insbesondere ausgelöst dadurch, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als ein Grenzwert ist, wobei dann in 3 die Reduzierung des am Abtrieb 5 bereitgestellten Moments (siehe Kurvenverlauf 24) zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 im Unterschied zur 2 nicht durch eine Reduzierung des Moments der elektrischen Maschine 3 erfolgt, sondern durch ein stärkeres Öffnen der Trennkupplung 7 durch die Reduzierung der Druckansteuerung 26 derselben zwischen den Zeitpunkten t5 und t6.
Die Öffnungsstellung der Trennkupplung 7, auf die die Trennkupplung 7 im Sinne der Erfindung geöffnet wird, und zwar in 3 bis zum Zeitpunkt t4, wird vorzugsweise abhängig von dem aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment 27 des Verbrennungsmotors 2 bestimmt, wobei abhängig von dem aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment 27 des Verbrennungsmotors 2 ein Vorsteueranteil für die Öffnungsstellung der Trennkupplung 7 bestimmt wird.
Nach einer ersten Variante kann vorgesehen sein, dass diese Öffnungsstellung der Trennkupplung 7 nicht nur abhängig von dem aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment 27 des Verbrennungsmotors 2 bestimmt wird, sondern weiterhin zusätzlich abhängig von einem aktuell vom Leerlaufregler des Verbrennungsmotors 2 angeforderten Leerlaufmoment des Verbrennungsmotors 2, und zwar derart, dass das von der Trennkupplung 7 in dieser Öffnungsstellung übertragene Moment der Differenz zwischen dem maximal möglichen Leerlaufmoment 27 des Verbrennungsmotors 2 und dem aktuell vom Leerlaufregler des Verbrennungsmotors 2 angeforderten Leerlaufmoment entspricht, vorzugsweise abzüglich eines Offsets.
Alternativ ist es möglich, die Öffnungsstellung der Trennkupplung 7 einerseits abhängig von dem aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment 27 des Verbrennungsmotors 2 und andererseits abhängig von einem maximal erlaubten Leerlaufmoment des Leerlaufreglers des Verbrennungsmotors 2 zu bestimmen, und zwar derart, dass das von der Trennkupplung 7 in der Öffnungsstellung übertragene Moment der Differenz zwischen dem maximal möglichen Leerlaufmoment 27 des Verbrennungsmotors 2 und dem maximal erlaubten Leerlaufmoment des Leerlaufreglers des Verbrennungsmotors 2 entspricht, vorzugsweise wiederum abzüglich eines Offsets.
Der Offset kann zum Beispiel abhängig von einem temperaturabhängigen Schleppmoment der Trennkupplung 7 ermittelt werden. Ist zum Beispiel die Temperatur des Getriebes gering, so weist dann die Trennkupplung 7 ein hohes Schleppmoment auf. Je höher das Schleppmoment der Trennkupplung 7 ist, desto größer fällt dann der Offset aus.
Je höher das Schleppmoment der Trennkupplung 7 ist, umso weniger Moment kann demnach dann die Trennkupplung 7 für einen sicheren Betrieb des Hybridfahrzeugs in Richtung auf den Abtrieb 5 übertragen. Bei einem sehr hohen Schleppmoment der Trennkupplung 7 kann es erforderlich sein, die Trennkupplung 7 vollständig zu öffnen, und zwar analog zu 2.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dem Vorsteueranteil für die Öffnungsstellung der Trennkupplung 7 einen Regleranteil zu überlagern. Dieser Regleranteil wird vorzugsweise abhängig von einer sich ausbildenden Ist-Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 und der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 2 ermittelt.
Kann der Leerlaufregler die Ist-Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 nicht mit einem gewünschten Gradienten in Richtung auf die Leerlaufdrehzahl beschleunigen, so muss die Übertragungsfähigkeit der Trennkupplung 7 reduziert und dieselbe stärker geöffnet werden.
Ist hingegen der Gradient der Drehzahl des Verbrennungsmotors, mit welchem derselbe in Richtung auf die Leerlaufdrehzahl beschleunigt wird, relativ steil, so kann unter Umständen die Trennkupplung 7 stärker geschlossen werden bzw. weniger stark geöffnet werden, um mehr Drehmoment in Richtung auf den Abtrieb 5 zu übertragen und die elektrische Maschine 3 weiter zu entlasten.
Dadurch, dass dem Vorsteueranteil zusätzlich der Regleranteil überlagert wird, kann das Hybridfahrzeug noch effizienter betrieben werden.
4 zeigt eine Abwandlung der Kurvenverläufe der 3, in welcher zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 gemäß dem Kurvenverlauf 29 ein maximal zulässiges Moment der elektrischen Maschine 3 reduziert wird, insbesondere ausgelöst dadurch, dass ein Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers kleiner als ein Grenzwert wird und/oder der elektrische Energiespeicher zu heiß wird und/oder Leistungselektronik, die mit dem elektrischen Energiespeicher bzw. der elektrischen Maschine 3 zusammenwirkt, einen Grenzwert erreicht oder überschreitet.
Demnach wird in 4 bedingt durch die Reduzierung des maximal zulässigen Moments 29 der elektrischen Maschine auch gemäß dem Kurvenverlauf 23 das von der elektrischen Maschine 3 bereitgestellte Moment reduziert, wobei dann das Moment 24 am Abtrieb 5 dadurch aufrechterhalten bzw. bereitgestellt wird, dass gemäß dem Kurvenverlauf 22 über den Verbrennungsmotor 2 mehr Moment bereitgestellt und gemäß dem Kurvenverläufen 25, 26 über die Trennkupplung 7 in Richtung auf den Abtrieb 5 übertragen wird. Dies erfolgt wiederum innerhalb zulässiger Grenzen, also abhängig vom aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment 27 des Verbrennungsmotors 2.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben des Hybridfahrzeugs, welches der steuerungsseitigen Ausführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens dient. Das Steuergerät überwacht die oben beschriebenen Drehzahlen und steuert abhängig hiervon zumindest die Trennkupplung 7 an, um den Verbrennungsmotor 2 insbesondere vor einem Abwürgen zu schützen. Bei dem Steuergerät handelt es sich insbesondere um das Hybridsteuergerät 11. Das Steuergerät umfasst Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen Datenschnittstellen, um mit den an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen, so zum Beispiel mit der Trennkupplung 7, der elektrischen Maschine 3 sowie dem Motorsteuergerät 10. Ferner zählen zu den hardwareseitigen Mitteln ein Prozessor zur Datenverarbeitung und ein Speicher zur Datenspeicherung. Zu den softwareseitigen Mitteln zählen Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Verbrennungsmotor
3: elektrische Maschine
4: Getriebe
5: Abtrieb
6: elektrischer Energiespeicher
7: Trennkupplung
8: Anfahrelement
9: Getriebesteuergerät
10: Motorsteuergerät
11: Hybridsteuergerät
20: Drehzahl Verbrennungsmotor
21: Drehzahl elektrische Maschine
22: Moment Verbrennungsmotor
23: Moment elektrische Maschine
24: Moment Abtrieb
25: Moment Trennkupplung
26: Druckansteuerung Trennkupplung
27: aktuell maximal mögliches Leerlaufmoment Verbrennungsmotor
28: Potential Verbrennungsmotor
29: maximal mögliches Moment elektrische Maschine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013224379 A2 [0005]
US 8386107 B2 [0006]
DE 102018207122 [0007, 0018]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrische Maschine (3) aufweisenden Antriebsaggregat (1), mit einem zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (5) geschalteten, mehrere Schaltelemente aufweisenden Getriebe (4), mit einer zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Trennkupplung (7), und mit einem Anfahrelement (8), das entweder von einer separaten Anfahrkupplung oder von einem Schaltelement des Getriebes (4) bereitgestellt ist, wobei bei Fahrt mit laufenden Verbrennungsmotor (2) und geschlossener Trennkupplung (7) eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) oder eine Drehzahl der elektrischen Maschine (3) oder eine Drehzahl des Getriebes (4) oder eine Drehzahl des Abtriebs (5) zur Ermittlung einer Fahrwiderstandserhöhung überwacht wird, und dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als ein erster Grenzwert (G3) wird oder denselben erreicht, die Trennkupplung (7) geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als der erste Grenzwert (G3) wird oder denselben erreicht, die zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschaltete Trennkupplung (7) auf eine Öffnungsstellung teilweise geöffnet wird, bei welcher ein von der Trennkupplung (7) übertragenes Moment derart eingestellt ist, dass ein Leerlaufregler des Verbrennungsmotors (2) die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) in Richtung Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (2) beschleunigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsstellung der Trennkupplung (7) abhängig von einem aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment des Verbrennungsmotors (2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem aktuell maximal möglichen Leerlaufmoment des Verbrennungsmotors (2) ein Vorsteueranteil für die Öffnungsstellung der Trennkupplung (7) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsstellung der Trennkupplung (7) weiterhin abhängig von einem aktuell vom Leerlaufregler des Verbrennungsmotors (2) angeforderten Leerlaufmoment des Verbrennungsmotor (2) bestimmt wird, derart, dass das von der Trennkupplung (7) in der Öffnungsstellung übertragene Moment der Differenz zwischen dem maximal möglichen Leerlaufmoment und dem aktuell vom Leerlaufregler des Verbrennungsmotors (2) angeforderten Leerlaufmoment insbesondere abzüglich eines Offsets entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsstellung der Trennkupplung (7) weiterhin abhängig von einem maximal erlaubten Leerlaufmoment des Leerlaufreglers des Verbrennungsmotors (2) bestimmt wird, derart, dass das von der Trennkupplung (7) in der Öffnungsstellung übertragene Moment der Differenz zwischen dem maximal möglichen Leerlaufmoment und dem maximal erlaubten Leerlaufmoment des Leerlaufreglers insbesondere abzüglich eines Offsets entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset abhängig von einem temperaturabhängigen Schleppmoment der Trennkupplung (7) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorsteueranteil ein Regleranteil überlagert wird, der abhängig von der sich ausbildenden Ist-Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) und der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (G3), bei dessen Erreichen oder Unterschreiten der überwachten Drehzahl die Trennkupplung (7) geöffnet wird, abhängig von einem zeitlichen Gradienten der Verringerung der überwachten Drehzahl und/oder abhängig von einer Temperatur, insbesondere einer Temperatur der Trennkupplung (7) oder einer Getriebeöltemperatur, und/oder abhängig von einem Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers (6), von dem aus die elektrische Maschine (3) mit elektrischer Energie versorgt wird, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei betätigtem Gaspedal und unbetätigtem Bremspedal des Hybridfahrzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend die Trennkupplung (7) dann wieder geschlossen wird, wenn sowohl die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) als auch die Drehzahl der elektrischen Maschine (3) beide jeweils größer als ein zweiter Grenzwert (G5) werden, der größer als der erste Grenzwert (G3) ist.
Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrische Maschine (3) aufweisenden Antriebsaggregat (1), mit einem zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (5) geschalteten, mehrere Schaltelemente aufweisenden Getriebe (4), mit einer zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschalteten Trennkupplung (7), und mit einem Anfahrelement (8), das entweder von einer separaten Anfahrkupplung oder von einem Schaltelement des Getriebes (4) bereitgestellt ist, wobei das Steuergerät bei Fahrt mit laufenden Verbrennungsmotor (2) eine Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) oder eine Drehzahl der elektrischen Maschine (3) oder eine Drehzahl des Getriebes (4) oder eine Drehzahl des Abtriebs (5) zur Ermittlung einer Fahrwiderstandserhöhung überwacht, und dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als ein erster Grenzwert wird oder denselben erreicht, die Trennkupplung (7) geöffnet, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dann, wenn die überwachte Drehzahl kleiner als der erste Grenzwert wird oder denselben erreicht, die zwischen den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine (3) geschaltete Trennkupplung (7) auf eine Öffnungsstellung zum teilweisen Öffnen ansteuert, bei welcher ein von der Trennkupplung (7) übertragenes Moment derart eingestellt ist, dass ein Leerlaufregler des Verbrennungsmotors (2) die Drehzahl des Verbrennungsmotor in Richtung Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (2) beschleunigt.
Steuergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 steuerungsseitig ausführt.