DE102019201790A1 - Verfahren und Steuereinheit zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges - Google Patents

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Falko PLATZER
Werner Wolfgang
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang zumindest einen Verbrennungsmotor (VM), eine elektrische Maschine (EM), ein Getriebe (G) zur Bereitstellung unterschiedlicher Gänge zwischen einer Antriebswelle (GW1) und einer Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G), sowie eine Trennkupplung (K0) im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor (VM) und der elektrischen Maschine (EM) aufweist, wobei die elektrische Maschine (EM) mit der Antriebswelle (GW1) direkt oder über einen Drehmomentwandler (TC) verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor (VM) für einen Startvorgang mittels der elektrischen Maschine (EM) auf eine Startdrehzahl beschleunigt wird, wobei zur Entkopplung ein drehmomentübertragendes Element (SCI, WK) zwischen der elektrischen Maschine (EM) und der Abtriebswelle (GW2) einen Schlupfzustand annimmt, indem das Drehmoment (T_EM) der elektrischen Maschine (EM) erhöht wird, wobei die elektrische Maschine (EM) abhängig von der beim Startvorgang erwarteten Lastrichtung des Antriebsstrangs generatorisch oder motorisch betrieben wird, um das drehmomentübertragende Element (SCI, WK) in den Schlupfzustand zu versetzen, sowie Steuereinheit (ECU) zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, sowie eine dafür geeignete Steuereinheit.
  • Die Patentanmeldung DE 10 2004 002 061 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine auf, die durch eine Kupplungseinrichtung miteinander verbindbar sind. Die Brennkraftmaschine kann mittels der elektrischen Maschine gestartet werden. Während dieses Startvorgangs wird ein Schaltelement zwischen der elektrischen Maschine und einem Abtrieb derart eingestellt, dass am Abtrieb ein vom Startvorgang unabhängiges Drehmoment anliegt.
  • Die Patentanmeldung DE 10 2010 061 826 A1 beschreibt ein Verfahren zur Beschleunigung dieser Entkopplung zwischen elektrischer Maschine und Abtrieb. Demnach wird bei Vorliegen einer Entkopplungsanforderung die elektrische Maschine derart angesteuert, dass diese ein Drehmoment aufbaut. Dies kann beispielsweise durch Ausgabe einer Solldrehzahl für die elektrische Maschine erfolgen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Verfahren weiterzuentwickeln.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren. In den Patentansprüchen 9 und 10 werden zudem Steuereinheiten angeben, welche zur Lösung der Aufgabe eingerichtet sind.
  • Das Verfahren ist zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges geeignet, welches einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, eine Trennkupplung im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine, sowie ein Getriebe zur Bereitstellung unterschiedlicher Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes aufweist. Ein Rotor der elektrischen Maschine ist mit der Antriebswelle direkt oder über einen Drehmomentwandler verbunden. Unter einer „direkten Verbindung“ wird dabei eine Verbindung verstanden, welche ein festes Drehzahlverhältnis zwischen dem Rotor und der Antriebswelle ermöglicht. Dieses feste Drehzahlverhältnis kann durch eine unmittelbare drehfeste Verbindung erfolgen, oder durch ein zwischengeschaltetes Getriebe mit konstanter Übersetzung.
  • Soll der Verbrennungsmotor gestartet werden, so wird die Trennkupplung ausgehend vom geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand oder zumindest in einen Schlupfzustand überführt, sodass die elektrische Maschine den Verbrennungsmotor auf eine Startdrehzahl beschleunigen kann. Während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors wird ein drehmomentübertragendes Element zwischen der elektrischen Maschine und der Abtriebswelle in einem Schlupfzustand gehalten. Das drehmomentübertragende Element kann beispielsweise durch eine Überbrückungskupplung eines Drehmomentwandlers, durch eine Kupplung zwischen elektrischer Maschine und Antriebswelle des Getriebes, oder durch ein Schaltelement im Kraftfluss des Getriebes gebildet sein. Dadurch können beim Startvorgang entstehende Schwingungen von der Abtriebswelle entkoppelt werden, wodurch der Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs verbessert wird. Um den gewünschten Schlupfzustand des drehmomentübertragenden Elements sicher zu erreichen und während des Startvorgangs aufrecht zu erhalten, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht.
  • Erfindungsgemäß wird zum sicheren Erreichen und Aufrechterhalten des Schlupfzustands des drehmomentübertragenden Elements zwischen elektrischer Maschine und Abtrieb unterschieden, welche Lastrichtung der Antriebsstrang während des Startvorgangs voraussichtlich annehmen wird. Die beiden möglichen Lastrichtungen sind Zug und Schub. Die elektrische Maschine wird abhängig von der erwarteten Lastrichtung entweder motorisch oder generatorisch betrieben, um das drehmomentübertragende Element sicher in den Schlupfzustand zu versetzen und den Schlupfzustand aufrechtzuerhalten.
  • Ein solches Vorgehen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Wahrscheinlichkeit eines Lastrichtungswechsels während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors hoch ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das vorliegende vom Fahrer angeforderte Antriebsmoment nahe Null ist. Wird in einem solchen Fall die elektrische Maschine motorisch betrieben, so steigt die antriebsseitige Drehzahl des drehmomentübertragenden Elements entsprechend an. Findet nun ein Lastrichtungswechsel von Zug zu Schub statt, so sinkt die antriebsseitige Drehzahl des drehmomentübertragenden Elements wieder ab, erreicht kurzfristig Synchrondrehzahl zur Abtriebsseite des drehmomentübertragenden Elements, und sinkt danach weiter ab. Beim „Kreuzen“ der Synchrondrehzahl wechselt das drehmomentübertragende Element von Gleitreibung zur Haftreibung, und anschließend wieder zur Gleitreibung. Dieser Übergang ist für Insassen des Kraftfahrzeugs spürbar, und kann als Komfortbeeinträchtigung empfunden werden. Dies gilt in gleicher Weise bei einem initialen generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine und einem nachfolgenden Wechsel der Lastrichtung von Schub zu Zug.
  • Ein solches Verhalten kann durch die erfindungsgemäße Lösung in vielen Fällen verhindert werden. Denn durch Berücksichtigung der beim Startvorgang erwarteten Lastrichtung, und des entsprechenden motorischen oder generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine zum sichereren Erreichen und Aufrechterhalten des Schlupfzustands des drehmomentübertragenden Elements bleibt die Entkopplungsrichtung konstant, solange die tatsächliche Lastrichtung beim Startvorgang des Verbrennungsmotors der erwarteten Lastrichtung entspricht. Ein „Kreuzen“ der Synchrondrehzahl kann in diesen Fällen vermieden werden.
  • Vorzugsweise wird die elektrische Maschine generatorisch betrieben, wenn die erwartete Lastrichtung ein Schubbetrieb ist. Die elektrische Maschine wird entsprechend motorisch betrieben, wenn die erwartete Lastrichtung ein Zugbetrieb ist.
  • Um das drehmomentübertragende Element sicher in den Schlupfzustand zu versetzen, wird einer Steuerung der elektrischen Maschine vorzugsweise ein Vorsteuermoment vorgegeben. Das Vorzeichen dieses Vorsteuermoments ist entsprechend abhängig von der beim Startvorgang des Verbrennungsmotors erwarteten Lastrichtung des Antriebsstrangs.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird, bei einer gegebenen Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors, der Antriebsstrang mittels der elektrischen Maschine in die erwartete Lastrichtung belastet, wenn der Betrag eines Soll-Antriebsmoments oder der Betrag eines Ist-Antriebsmoments kleiner oder gleich einem Grenzwert ist. Denn insbesondere bei geringem Antriebsmoment steigt die Wahrscheinlichkeit eines Lastrichtungswechsels.
  • Vorzugsweise wird die beim Startvorgang des Verbrennungsmotors erwartete Lastrichtung abhängig vom aktuell vorliegenden Antriebs-Drehmoments des Antriebsstrangs ermittelt. Dieses kann beispielsweise ein rechnerisch ermitteltes Drehmoment sein, welches auf die Antriebswelle wirkt. Die dafür erforderlichen Werte liegen in einer üblichen Antriebsstrang-Steuerung ohnehin vor, sodass eine aufwändige Sensorik entfallen kann. Wenn das aktuell vorliegende Antriebsdrehmoment des Antriebstrangs größer oder gleich Null ist, so wird beim Startvorgang vorzugsweise ein Zugbetrieb als Lastrichtung erwartet. Wenn das aktuell vorliegende Antriebsdrehmoment des Antriebstrangs kleiner Null ist, so wird beim Startvorgang vorzugsweise ein Schubbetrieb als Lastrichtung erwartet.
  • Vorzugsweise wird die beim Startvorgang des Verbrennungsmotors erwartete Lastrichtung abhängig vom aktuell vorliegenden Soll-Antriebsmoment ermittelt. Das Soll-Antriebsmoment kann beispielsweise basierend der Stellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Da die Stellung des Fahrpedals üblicherweise den Antriebswunsch des Fahrers charakterisiert, ist diese Abhängigkeit zur Ermittlung der erwarteten Lastrichtung besonders gut geeignet. Abhängig von der konkreten Anwendung kann die Stellung des Fahrpedals entweder direkt oder gefiltert zur Ermittlung des Soll-Antriebsmoments herangezogen werden. Wenn das aktuell vorliegende Soll-Antriebsmoment des Antriebstrangs größer oder gleich Null ist, so wird beim Startvorgang vorzugsweise ein Zugbetrieb als Lastrichtung erwartet. Wenn das aktuell vorliegende Soll-Antriebsmoment des Antriebstrangs kleiner Null ist, so wird beim Startvorgang vorzugsweise ein Schubbetrieb als Lastrichtung erwartet.
  • Vorzugsweise wird die beim Startvorgang des Verbrennungsmotors erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs bestimmt, wobei die derart bestimmte Lastrichtung für eine vorbestimmte Zeit unveränderlich ist. Dadurch kann ein Hysterese-Verhalten erzielt werden, sodass ein häufiges Umschalten der erwarteten Lastrichtung vermieden wird.
  • Vorzugsweise wird zeitlich vor der Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine eine Anpresskraft auf das drehmomentübertragende Element reduziert, um die Ausbildung einer Differenzdrehzahl am drehmomentübertragenden Element zu beschleunigen. Eine solche Vorgehensweise verbessert den Komfort, da die Erhöhung des Drehmoments derart für den Fahrer nicht, oder nur vernachlässigbar spürbar ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
    • 1 und 2 je einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs; sowie
    • 3 und 4 je einen zeitlichen Ablauf verschiedener Größen des Antriebsstrangs.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug. Der Hybridantriebsstrang weist eine Verbrennungsmotor VM und eine elektrische Maschine EM auf. Zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine EM ist eine Trennkupplung K0 angeordnet. Mittels der Trennkupplung K0 ist ein Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine EM schaltbar. Der Hybridantriebsstrang umfasst ferner ein Getriebe G mit einer Antriebswelle GW1 und einer Abtriebswelle GW2. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, über welches die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Im Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine EM und der Antriebswelle GW1 ist ein Drehmomentwandler TC angeordnet. Der Drehmomentwandler TC umfasst ein Pumpenrad P, welches mit der elektrischen Maschine EM verbunden ist, genauer gesagt mit einem Rotor der elektrischen Maschine EM. Ein Turbinenrad TR des Drehmomentwandlers TC ist mit der Antriebswelle GW1 verbunden. Pumpenrad P und Turbinenrad TR wirken hydrodynamisch zusammen, sodass Leistung vom Pumpenrad P hydrodynamisch auf das Turbinenrad TR übertragen werden kann. Pumpenrad P und Turbinenrad TR sind durch Schließen einer Überbrückungskupplung WK mechanisch miteinander verbindbar.
  • Das Getriebe G ist zur Darstellung von verschiedenen Gängen zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 eingerichtet. Zur Bildung der Gänge sind mehrere Schaltelemente vorgesehen. Eines davon ist in 1 beispielhaft dargestellt, und ist darin als SCI bezeichnet. Die Schaltelemente, inkl. dem Schaltelement SCI wirken mit in 1 nicht dargestellten Planetenradsätzen zusammen, um die verschiedenen Gänge zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 zu bilden. Dies ist nur beispielhaft anzusehen. Anstelle oder ergänzend zu den Planetenradsätzen können auch Stirnradstufen und/oder ein oder mehrere Reibradgetriebe verwendet werden, welche mit den Schaltelementen, inkl. dem Schaltelement SCI zur Gangbildung zusammenwirken.
  • Ferner ist eine elektronische Steuereinheit ECU vorgesehen. Die Steuereinheit ECU steht mit einem Umrichter INV in Kommunikationsverbindung, welcher der elektrischen Maschine EM zu deren Steuerung zugeordnet ist. Die Steuereinheit ECU steht ferner mit dem Getriebe G in Kommunikationsverbindung. Das Getriebe G umfasst einen Aktuator zur Betätigung des Schaltelements SCI. Ferner umfasst das Getriebe G auch einen Aktuator zur Betätigung der Überbrückungskupplung WK und einen Aktuator zur Betätigung der Trennkupplung K0. Auch dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Die Trennkupplung K0 könnte auch von einem Aktuator betätigt werden, welcher unabhängig vom Getriebe G ist. Gleiches gilt für die Betätigung der Überbrückungskupplung WK.
  • Die Überbrückungskupplung WK bildet ein drehmomentübertragendes Element zwischen der elektrischen Maschine EM und der Abtriebswelle GW2. Nimmt die Überbrückungskupplung WK einen Schlupfzustand ein, so kann ein Startvorgang des Verbrennungsmotors VM mittels der Überbrückungskupplung WK von der Abtriebswelle GW2 entkoppelt werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Hybridantriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, welcher im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Antriebsstrang entspricht. Der Drehmomentwandler entfällt nun, sodass die elektrische Maschine EM direkt mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Ist das Schaltelement SCI an der Gangbildung im Getriebe G beteiligt, so bildet das Schaltelement SCI ein drehmomentübertragendes Element zwischen der elektrischen Maschine EM und der Abtriebswelle GW2. Nimmt das Schaltelement SCI dabei einen Schlupfzustand ein, so kann ein Startvorgang des Verbrennungsmotors VM mittels des Schaltelements SCI von der Abtriebswelle GW2 entkoppelt werden.
  • 3 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener Größen eines Antriebsstrangs gemäß 1 oder 2 während eines Startvorgangs des Verbrennungsmotors VM, darunter eine Drehzahl n_EM der elektrischen Maschine EM, eine Drehzahl n_Ab einer Abtriebsseite des Drehmomentwandlers TC oder des Schaltelements SCI, eine Drehzahl n_VM des Verbrennungsmotors VM, ein Drehmoment T_EM der elektrischen Maschine EM, ein von der Trennkupplung K0 übertragenes Drehmoment T_K0, sowie ein vom Fahrer des Kraftfahrzeugs angefordertes Soll-Antriebsmoment T_FP.
  • Zu einem Zeitpunkt t0 rollt das Kraftfahrzeug, ohne von der elektrischen Maschine EM angetrieben zu werden. Dabei ist im Getriebe G ein Gang eingelegt, sodass die Antriebswelle GW1 und die damit gekoppelte elektrische Maschine EM eine Drehzahl n_EM größer Null annimmt. Der Verbrennungsmotor VM steht still, und ist mittels der geöffneten Trennkupplung K0 vom übrigen Antriebsstrang abgekoppelt. Das vom Fahrer angeforderte Soll-Antriebsmoment T_TP ist geringfügig größer als Null. Weist der Antriebsstrang den Drehmomentwandler TC auf, so ist dessen Überbrückungskupplung WK geschlossen. Nun wird von einer Betriebsstrategie des Kraftfahrzeugs ein Start des Verbrennungsmotors VM angefordert, beispielsweise aufgrund Unterschreitung eines Mindest-Ladezustands einer Batterie, welche die elektrische Maschine EM mit elektrischer Energie versorgt. In einem derartigen Fahrzustand kann sich die Lastrichtung des Antriebsstrangs während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors VM ändern, beispielsweise aufgrund einer fahrerseitig gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs.
  • Abhängig vom aktuell vorliegenden Antriebsmoment wird nun die beim Startvorgang des Verbrennungsmotors VM erwartete Lastrichtung bestimmt. Dazu wird das auf die Antriebswelle GW1 wirkende Drehmoment verwendet. Dieses entspricht im vorliegenden Zustand dem Drehmoment T_EM der elektrischen Maschine EM, da der Verbrennungsmotor VM durch die geöffnete Trennkupplung K0 nicht auf die Antriebswelle GW1 wirkt. Da das Drehmoment der elektrischen Maschine EM gerade Null beträgt, wird beim Startvorgang des Verbrennungsmotors VM ein Zugbetrieb erwartet. Alternativ dazu kann das vom Fahrer angeforderte Soll-Antriebsmoment T_TP zur Ermittlung der beim Startvorgang erwarteten Lastrichtung verwendet werden. Da das Soll-Antriebsmoment T_TP größer Null ist, wird beim Startvorgang ein Zugbetrieb erwartet. Um die Überbrückungskupplung WK oder das Schaltelement SCI ausgehend vom geschlossenen Zustand in den Schlupfzustand zu versetzen, wird der elektrischen Maschine EM zu einem Zeitpunkt t1 ein Vorsteuermoment ausgegeben. Kurz zuvor wird eine Anpresskraft auf die Überbrückungskupplung WK oder das Schaltelement SCI reduziert. Zur Drehmomenterhöhung der elektrischen Maschine EM wird diese motorisch betrieben, sodass die Drehzahl n_EM größer wird als die abtriebsseitige Drehzahl n_Ab der Überbrückungskupplung WK oder des Schaltelements SCI. Das Drehmoment T_EM erhöht sich nun rampenartig bis zu einem Zeitpunkt t2, und wird daraufhin konstant gehalten. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 erhöht sich die Drehzahl EM_n im Vergleich zur Drehzahl n_Ab, sodass ein Schlupfzustand der Überbrückungskupplung WK oder des Schaltelements SCI vorliegt. Zum Zeitpunkt t3 wird die Trennkupplung K0 in einen Schlupfzustand versetzt, sodass der Verbrennungsmotor VM auf eine Startdrehzahl beschleunigt werden kann. Der Zeitpunkt t3 markiert somit den Beginn des Startvorgangs des Verbrennungsmotors VM. Das Drehmoment T_EM wird dabei wesentlich erhöht, um das Schleppmoment des Verbrennungsmotors VM zu überwinden. Zu einem Zeitpunkt t4 wird die Trennkupplung K0 vollständig geschlossen, sodass die Drehzahl n_VM gleich der Drehzahl n_EM ist. Zuvor wird die Überbrückungskupplung WK oder das Schaltelement SCI vom Schlupfzustand wieder in den geschlossenen Zustand überführt.
  • 4 zeigt ebenso den zeitlichen Verlauf verschiedener Größen des Antriebsstrangs während eines Startvorgangs des Verbrennungsmotors VM. Im Unterschied zu 3 ist das aktuell vorliegende Antriebsmoment des Antriebsstrangs zum Zeitpunkt t1 geringfügig kleiner Null. In anderen Worten liegt zum Zeitpunkt t1 ein geringes Rekuperationsmoment an. Aus diesem Grund wird für den nachfolgenden Verbrennungsmotorstart ein Schubbetrieb des Antriebsstrangs erwartet. Dementsprechend wird die Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine EM erhöht, bis sie zum Zeitpunkt t2 einen definierten Wert erreicht. Die Erhöhung der Rekuperationsleistung wird durch Vorgabe eines negativen Vorsteuermoments erzielt. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 verringert sich daher die Drehzahl EM_n im Vergleich zur Drehzahl n_Ab, sodass ein Schlupfzustand der Überbrückungskupplung WK oder des Schaltelements SCI vorliegt. Zum Zeitpunkt t3 wird die Trennkupplung K0 in einen Schlupfzustand versetzt, sodass der Verbrennungsmotor VM auf eine Startdrehzahl beschleunigt werden kann. Der Zeitpunkt t3 markiert somit den Beginn des Startvorgangs des Verbrennungsmotors VM. Das Drehmoment T_EM wird dabei wesentlich erhöht, um das Schleppmoment des Verbrennungsmotors VM zu überwinden. Zu einem Zeitpunkt t4 wird die Trennkupplung K0 vollständig geschlossen, sodass die Drehzahl n_VM gleich der Drehzahl n_EM ist.
  • Bezugszeichenliste
    • VM
    Verbrennungsmotor
    G
    Getriebe
    GW1
    Antriebswelle
    GW2
    Abtriebswelle
    n_VM
    Drehzahl
    K0
    Trennkupplung
    T_K0
    Von der Trennkupplung übertragenes Drehmoment
    EM
    Elektrische Maschine
    n_EM
    Drehzahl
    T_EM
    Drehmoment der elektrischen Maschine
    TC
    Drehmomentwandler
    P
    Pumpenrad
    TR
    Turbinenrad
    WK
    Überbrückungskupplung
    SCI
    Schaltelement
    n_Ab
    Abtriebsseitige Drehzahl der Überbrückungskupplung oder des Schaltelements
    T_FP
    Soll-Antriebsmoment
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsrad
    ECU
    Steuereinheit
    INV
    Umrichter
  • 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 102004002061 A1 [0002]
    • DE 102010061826 A1 [0003]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang zumindest einen Verbrennungsmotor (VM), eine elektrische Maschine (EM), ein Getriebe (G) zur Bereitstellung unterschiedlicher Gänge zwischen einer Antriebswelle (GW1) und einer Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G), sowie eine Trennkupplung (K0) im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor (VM) und der elektrischen Maschine (EM) aufweist, wobei die elektrische Maschine (EM) mit der Antriebswelle (GW1) direkt oder über einen Drehmomentwandler (TC) verbunden ist, - wobei für einen Startvorgang des Verbrennungsmotors (VM) die Trennkupplung (K0) ausgehend vom geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand oder in einen Schlupfzustand überführt wird, sodass der Verbrennungsmotor (VM) mittels der elektrischen Maschine (EM) auf eine Startdrehzahl beschleunigt wird, - wobei während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors (VM) ein drehmomentübertragendes Element (SCI, WK) zwischen der elektrischen Maschine (EM) und der Abtriebswelle (GW2) derart angesteuert wird, dass das drehmomentübertragende Element (SCI, WK) einen Schlupfzustand annimmt, - wobei zum sicheren Erreichen und Halten des Schlupfzustands des drehmomentübertragendes Elements (SCI, WK) das Drehmoment (T_EM) der elektrischen Maschine (EM) erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) abhängig von der beim Startvorgang erwarteten Lastrichtung des Antriebsstrangs generatorisch oder motorisch betrieben wird, um das drehmomentübertragende Element (SCI, WK) sicher in den Schlupfzustand zu versetzen und während des Startvorgangs im Schlupfzustand zu halten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) generatorisch betrieben wird, wenn die erwartete Lastrichtung ein Schubbetrieb ist, und dass die elektrische Maschine (EM) motorisch betrieben wird, wenn die erwartete Lastrichtung ein Zugbetrieb ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer Steuerung der elektrischen Maschine (EM) ein Vorsteuermoment vorgegeben wird, um das drehmomentübertragende Element (SCI, WK) sicher in den Schlupfzustand zu versetzen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang bei einer Anforderung zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) mittels der elektrischen Maschine (EM) in die erwartete Lastrichtung belastet wird, wenn der Betrag eines Soll-Antriebsmoments oder der Betrag eines Ist-Antriebsmoments des Antriebsstrangs kleiner oder gleich einem Grenzwert ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Startvorgang erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs abhängig vom aktuell vorliegenden Antriebsmoment des Antriebstrangs ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuell vorliegende Antriebsmoment des Antriebstrangs ein rechnerisch ermitteltes Drehmoment ist, welches auf die Antriebswelle (GW1) wirkt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugbetrieb als erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs bestimmt wird, wenn das vorliegende Antriebsmoment größer oder gleich Null ist, und wobei ein Schubbetrieb als erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs bestimmt wird, wenn das vorliegende Antriebsmoment kleiner Null ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Startvorgang erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs abhängig vom aktuell vorliegenden Soll-Antriebsmoment ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Antriebsmoment basierend auf der Stellung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugbetrieb als erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs bestimmt wird, wenn das das Soll-Antriebsmoment größer oder gleich Null ist, und wobei ein Schubbetrieb als erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs bestimmt wird, wenn das das Soll-Antriebsmoment kleiner Null ist.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Startvorgang erwartete Lastrichtung des Antriebsstrangs bestimmt wird, wobei die derart bestimmte Lastrichtung für eine vorbestimmte Zeit unveränderlich ist.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich vor der Erhöhung des Drehmoments (T_EM) der elektrischen Maschine (EM) eine Anpresskraft auf das drehmomentübertragende Element (SCI, WK) reduziert wird, um die Ausbildung der Differenzdrehzahl am drehmomentübertragenden Element (SCI, WK) zu beschleunigen.
  13. Steuereinheit (ECU) zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang zumindest einen Verbrennungsmotor (VM), eine elektrische Maschine (EM), ein Getriebe (G) zur Bereitstellung unterschiedlicher Gänge zwischen einer Antriebswelle (GW1) und einer Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G), sowie eine Trennkupplung (K0) im Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor (VM) und der elektrischen Maschine (EM) aufweist, wobei die elektrische Maschine (EM) mit der Antriebswelle (GW1) direkt oder über einen Drehmomentwandler (TC) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (ECU) dazu eingerichtet ist den Antriebsstrang derart anzusteuern, dass - für einen Startvorgang des Verbrennungsmotors (VM) die Trennkupplung (K0) ausgehend vom geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand oder in einen Schlupfzustand überführt wird, sodass der Verbrennungsmotor (VM) mittels der elektrischen Maschine (EM) auf eine Startdrehzahl beschleunigt wird, - wobei während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors (VM) ein drehmomentübertragendes Element (SCI, WK) zwischen der elektrischen Maschine (EM) und der Abtriebswelle (GW2) derart angesteuert wird, dass das drehmomentübertragende Element (SCI, WK) einen Schlupfzustand annimmt, - wobei zum Erreichen des Schlupfzustands des drehmomentübertragendes Elements (SCI, WK) das Drehmoment der elektrischen Maschine (EM) erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (ECU) dazu eingerichtet ist den Antriebsstrang derart anzusteuern, dass die elektrische Maschine (EM) abhängig von der beim Startvorgang erwarteten Lastrichtung des Antriebsstrangs generatorisch oder motorisch betrieben wird, um das drehmomentübertragende Element (SCI, WK) in den Schlupfzustand zu versetzen.
  14. Steuereinheit (ECU) zur Steuerung von Funktionen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (ECU) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist.
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