DE102019210108A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs, sowie elektronische Steuereinheit - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs, sowie elektronische Steuereinheit Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher einen Verbrennungsmotor (VM), eine elektrische Maschine (EM) sowie eine dazwischen angeordnete Trennkupplung (K0) aufweist, wobei zur Einstellung einer zum Anlassen des Verbrennungsmotors (S) vorteilhaften Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors (VM) ein Drehwinkelpositions-Ablauf durchgeführt wird, wobei im Drehwinkelpositions-Ablauf folgende Schritte durchgeführt werden, während der Verbrennungsmotors (VM) unbefeuert betrieben wird: Betreiben der elektrischen Maschine (EM) in einer Drehzahlregelung, Einstellen eines drehmomentübertragenden Zustands der Trennkupplung (KO), Überwachen einer Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors (VM), bis die Drehwinkelposition einen Sollwert oder einen Sollbereich erreicht hat, wobei wenn während der Durchführung des Drehwinkelpositions-Ablaufs ein Anlassen des Verbrennungsmotors (VM) angefordert wird, der Drehwinkelpositions-Ablauf unmittelbar abgebrochen, und der Verbrennungsmotor (VM) unmittelbar angelassen wird; sowie elektronische Steuereinheit (ECU) für ein solches Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine elektronische Steuereinheit zur Anwendung im Kraftfahrzeug, welche zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Die Patentanmeldung DE 198 38 853 A1 beschreibt eine Hybridantriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche eine Maschine, einen Elektromotor, eine Kupplung zwischen der Maschine und dem Elektromotor, eine Getriebeeinheit zur Übertragung der Leistung der Maschine und des Elektromotors auf Räder, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Maschine, des Elektromotors und der Übertragung der Leistung der Maschine und des Elektromotors auf die Räder aufweist. Es ist eine Wartezustandssteuereinrichtung vorgesehen, um eine Steuerung zur Drehung der Maschine in eine Anlassstartposition auszuführen, bevor das Anlassen der Maschine ausgeführt wird.
  • Die Patentanmeldung DE 10 2016 005 122 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die über eine Brennkraftmaschine sowie eine elektrische Maschine verfügt. In einer ersten Betriebsart wird eine Kurbelwellenistposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vor einem Startvorgang der Brennkraftmaschine zum Vermeiden von Vibrationen während des Startvorgangs gezielt auf eine Kurbelwellensollposition eingestellt. Bei einer zweiten Betriebsart unterbleibt diese Einstellung. Die Auswahl zwischen erster und zweiter Betriebsart ist abhängig von einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
  • Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Weiterentwicklung der im Stand der Technik bekannten Vorgänge anzugeben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. In Patentanspruch 5 ist zudem eine elektronische Steuereinheit angegeben, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
  • Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine sowie eine zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine angeordnete Trennkupplung. Zur Einstellung einer zum Anlassen des Verbrennungsmotors vorteilhaften Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors wird ein Drehwinkelpositions-Ablauf durchgeführt, wobei im Drehwinkelpositions-Ablauf folgende Schritte durchgeführt werden, während der Verbrennungsmotors unbefeuert betrieben wird:
    • - Betreiben der elektrischen Maschine in einer Drehzahlregelung,
    • - Einstellen eines drehmomentübertragenden Zustands der Trennkupplung,
    • - Überwachen einer Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors, bis die Drehwinkelposition einen Sollwert oder einen Sollbereich erreicht hat.
  • Erfindungsgemäß wird der Drehwinkelpositions-Ablauf unmittelbar abgebrochen, wenn während der Durchführung des Drehwinkelpositions-Ablaufs ein Anlassen des Verbrennungsmotors angefordert wird. Ein solche Anlass-Anforderung kann beispielsweise durch eine Hybridstrategie-Vorgabe der Kraftfahrzeug-Steuerung oder durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs angefordert werden, zum Beispiel aufgrund einer starken Betätigung eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs. Der Verbrennungsmotor wird bei Vorliegen der Anlass-Anforderung unmittelbar angelassen. Durch einen solchen Ablauf tritt keine Verzögerung des Anlassvorgangs ein. Denn eine Verzögerung des Verbrennungsmotorstarts wäre für den Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht nachvollziehbar, und wird somit als nachteilig angesehen.
  • Vorzugsweise wird der Verbrennungsmotor unabhängig von dessen aktueller Drehwinkelposition angelassen. Ein solcher Anlassvorgang kann - abhängig von der aktuell vorliegenden Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors - als unkomfortabel empfunden werden. Jedoch erhöht ein solcher Anlassvorgang die Dynamik des Verbrennungsmotorstarts.
  • Liegt die Anlass-Anforderung vor, so wird zum Beschleunigen des Verbrennungsmotor auf dessen Anlassdrehzahl vorzugsweise die elektrische Maschine verwendet. Dazu ist die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Trennkupplung auf einen geeigneten Wert einzustellen. Alternativ dazu kann der Verbrennungsmotor mittels eines eigenen Anlassers auf die Anlassdrehzahl beschleunigt werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem eine elektronische Steuereinheit vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist, das eingangs beschriebene Verfahren durchzuführen. Die elektronische Steuereinheit kann zur Durchführung weiterer Funktionen der Antriebsstrangsteuerung vorgesehen sein.
  • Die Erfindung ist beispielhaft durch die nachfolgenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
    • 1 und 2 schematische Darstellungen je eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs; sowie
    • 3 und 4 schematische Darstellungen eines Abschnitts eines Kraftfahrzeugs-Antriebsstrangs.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor VM auf, welcher funktional mit einem Hybridmodul HY verbunden ist. Das Hybridmodul HY beherbergt eine in 1 nicht dargestellte elektrische Maschine. Das Hybridmodul HY ist funktional mit einem Getriebe G verbunden, welches dazu eingerichtet ist verschiedene Übersetzungen bereitzustellen. Im Getriebe G kann ein in 1 nicht dargestelltes Reibelement vorhanden sein. Abtriebsseitig ist das Getriebe G mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, welches dazu eingerichtet ist die an einer Abtriebswelle W2 des Antriebsstrangs anliegende Leistung auf Antriebsräder DW zu verteilen.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G umfasst nun eine - in 2 nicht dargestellte - elektrische Maschine, und ist funktional mit dem Verbrennungsmotor VM verbunden. Das im Ausführungsbeispiel gemäß 1 enthaltene Hybridmodul HY entfällt.
  • 3 zeigt schematisch einen Abschnitt eines Kraftfahrzeug-Antriebstrangs gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. In der Wirkverbindung zwischen Verbrennungsmotor VM und elektrischer Maschine EM ist eine Trennkupplung K0 angeordnet. Ein Rotor der elektrischen Maschine EM ist mit einer Welle W1 verbunden. Ist die Trennkupplung K0 geöffnet, so verursacht eine Drehung des Rotors kein Drehen der Verbrennungsmotorwelle, sodass der Verbrennungsmotor VM im geöffneten Zustand der Trennkupplung K0 vom Antriebsstrang abgekoppelt ist. Durch Betätigung eines in - 3 nicht dargestellten - Aktuators kann die Trennkupplung K0 geschlossen werden. Dem Verbrennungsmotor VM ist ein Anlasser RS zugeordnet. Der Anlasser RS wird durch einen Elektromotor gebildet, welcher dazu eingerichtet ist den Verbrennungsmotor VM auf eine Anlassdrehzahl zu beschleunigen.
  • Zwischen dem Rotor und dem Getriebe G ist funktional ein Anfahrelement C2 angeordnet. Das Anfahrelement C2 wird hier durch eine Kupplung gebildet. Das Anfahrelement C2 kann auch Bestandteil des Getriebes G sein. Beispielsweise kann das Anfahrelement C2 an der Bildung der Gangstufen des Getriebes G beteiligt sein. Alternativ dazu kann das Anfahrelement C2 - wie in 3 dargestellt - dem Getriebe G vorangeschaltet sein. Das Anfahrelement C2 kann beispielsweise eine Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers sein.
  • Das Anfahrelement C2 ist durch einen Aktuator C2_A entgegen einer Federkraft betätigbar. Der Aktuator C2_A kann beispielsweise als hydraulischer oder elektromechanischer Aktuator ausgebildet sein.
  • Zur Steuerung der elektrischen Maschine EM und des Anfahrelements C2 ist eine elektronische Steuereinheit ECU vorgesehen. Diese Steuereinheit ECU steht mit einem Umrichter INV in Kommunikationsverbindung, welcher die Stromzufuhr zum Stator der elektrischen Maschine EM steuert. Die Steuereinheit ECU steht ferner mit dem Aktuator C2_A in Kommunikationsverbindung. Dem Verbrennungsmotor VM ist eine eigene Steuereinheit ECU_VM zugeordnet, welche dazu eingerichtet ist den Verbrennungsmotor VM zu steuern. Die Steuereinheit ECU_VM steht mit der Steuereinheit ECU in Kommunikationsverbindung, sodass Signale zwischen der Steuereinheit ECU und der Steuereinheit ECU_VM ausgetauscht werden können. Die Steuereinheit ECU erhält zudem Drehzahlsignale n1, n2. Das Drehzahlsignal n1 repräsentiert eine Drehzahl der Welle W1. Das Drehzahlsignal n2 repräsentiert eine Drehzahl der abtriebsseitigen Hälfte des Anfahrelements C2.
  • 4 zeigt schematisch einen Abschnitt des Getriebes G gemäß dem in 2 dargestellten Antriebsstrangs. Das Getriebe G weist zumindest einen Planetenradsatz P auf. Das Anfahrelement C2 ist nun als Lamellenbremse ausgebildet, und wirkt zwischen einem Hohlrad des Planetenradsatzes P und einem drehfesten Gehäuse GG des Getriebes G. Der Rotor der elektrischen Maschine EM wirkt über die Welle W1 auf ein Sonnenrad des Planetenradsatzes P. Ein Planetenradträger des Planetenradsatzes P ist mit einer Welle W3 des Getriebes G verbunden, welche auf einen nur schematisch dargestellten Teilabschnitt TG des Getriebes G wirkt. Die Welle W1 ist über die Trennkupplung K0 an den in 4 nicht dargestellten Verbrennungsmotor VM gekoppelt.
  • Das Anfahrelement C2 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4 wird in gleicher Weise wie in 3 durch einen - in 4 nicht dargestellten - Aktuator betätigt. Die Drehzahlsignale n1, n2, welche repräsentativ für die Differenzdrehzahl des Anfahrelement C2 sind, werden der Steuereinheit ECU zugeführt. Die Steuereinheit ECU steht mit dem Umrichter INV in Kommunikationsverbindung, welcher die Stromzufuhr zum Stator der elektrischen Maschine EM steuert. Die Steuereinheit ECU_VM steht mit der Steuereinheit ECU in Kommunikationsverbindung, sodass Signale zwischen der Steuereinheit ECU und der Steuereinheit ECU_VM ausgetauscht werden können.
  • Soll bei einem Antriebsstrang wie in den 1 bis 4 beschrieben der Verbrennungsmotor VM auf eine zum Anlassen günstige Drehwinkelposition gebracht werden, so führt die elektronische Steuereinheit ECU einen Drehwinkelpositions-Ablauf durch, welcher folgende Schritte umfasst:
    • - Betreiben der elektrischen Maschine EM in einer Drehzahlregelung,
    • - Einstellen eines drehmomentübertragenden Zustands der Trennkupplung K0,
    • - Überwachen einer Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors VM, bis die Drehwinkelpositionen einen Sollwert oder einen Sollbereich erreicht hat,
  • Wird nun während der Durchführung des Drehwinkelpositions-Ablaufs ein Anlassen des Verbrennungsmotors VM angefordert, so wird der Drehwinkelpositions-Ablauf unmittelbar abgebrochen. Der Abbruch des Drehwinkelpositions-Ablaufs erfolgt unabhängig vom aktuell durchgeführten Verfahrensschritt, oder einem aktuell vorliegenden Fortschritt innerhalb des aktuell vorliegenden Verfahrensschrittes. In anderen Worten wird der Verbrennungsmotor VM sofort gestartet, sobald die Anlass-Anforderung vorliegt.
  • Um den Verbrennungsmotor VM erfolgreich anzulassen muss dieser zunächst auf eine geeignete Anlassdrehzahl beschleunigt werden. Dies kann entweder mittels der elektrischen Maschine EM oder mittels des Anlassers RS durchgeführt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • VM
    Verbrennungsmotor ECU_VM Elektronische Steuereinheit
    RS
    Anlasser
    K0
    Trennkupplung
    HY
    Hybridmodul
    G
    Getriebe
    TG
    Getriebeabschnitt
    GG
    Getriebegehäuse
    W2
    Abtriebswelle
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsrad
    EM
    Elektrische Maschine
    INV
    Umrichter
    ECU
    Elektronische Steuereinheit
    C2
    Anfahrelement
    C2_A
    Aktuator
    W1
    Welle
    W3
    Welle
    P
    Planetenradsatz
    n1, n2
    Drehzahlsignal
  • 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 19838853 A1 [0002]
    • DE 102016005122 A1 [0003]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor (VM), eine elektrische Maschine (EM) sowie eine zwischen Verbrennungsmotor (VM) und elektrischer Maschine (EM) angeordnete Trennkupplung (K0) aufweist, wobei zur Einstellung einer zum Anlassen des Verbrennungsmotors (S) vorteilhaften Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors (VM) ein Drehwinkelpositions-Ablauf durchgeführt wird, wobei im Drehwinkelpositions-Ablauf folgende Schritte durchgeführt werden, während der Verbrennungsmotors (VM) unbefeuert betrieben wird: - Betreiben der elektrischen Maschine (EM) in einer Drehzahlregelung, - Einstellen eines drehmomentübertragenden Zustands der Trennkupplung (K0), - Überwachen einer Drehwinkelposition des Verbrennungsmotors (VM), bis die Drehwinkelposition einen Sollwert oder einen Sollbereich erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass wenn während der Durchführung des Drehwinkelpositions-Ablaufs ein Anlassen des Verbrennungsmotors (VM) angefordert wird, der Drehwinkelpositions-Ablauf unmittelbar abgebrochen wird, und der Verbrennungsmotor (VM) unmittelbar angelassen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (VM) unabhängig von dessen Drehwinkelposition angelassen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anlassen des Verbrennungsmotors (VM) ein von der elektrischen Maschine (EM) abgegebenes Drehmoment zum Beschleunigen des Verbrennungsmotors (VM) auf eine Anlassdrehzahl desselben verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anlassen des Verbrennungsmotors (VM) derselbe mittels eines eigenen Anlassers auf eine Anlassdrehzahl beschleunigt wird.
  5. Elektronische Steuereinheit (ECU) zur Anwendung im Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (ECU) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 eingerichtet ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102011075216A1 (de) * 2011-05-04 2012-11-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Hybridantriebs und Steuereinheit zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine
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DE102016005122A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Hybridantriebseinrichtung

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