EP2709888A1 - Verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs eines hybridfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs eines hybridfahrzeugs

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EP2709888A1
EP2709888A1 EP12711133.4A EP12711133A EP2709888A1 EP 2709888 A1 EP2709888 A1 EP 2709888A1 EP 12711133 A EP12711133 A EP 12711133A EP 2709888 A1 EP2709888 A1 EP 2709888A1
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EP
European Patent Office
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output
electric machine
combustion engine
internal combustion
maximum
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12711133.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thea SCHLÜTER
Werner Wolfgang
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive train of a hybrid vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out the method.
  • FIG. 1 shows an exemplary drive train scheme of a hybrid hybrid vehicle designed as a parallel hybrid with a drive unit 1, which comprises an internal combustion engine 2 and an electric machine 3, known from the prior art. Between the drive unit 1 and an output 4, a transmission 5 is shown in FIG. 1 connected. Between the internal combustion engine 2 and the electric machine 3 of the hybrid drive, a clutch 6 is connected, wherein the engine 1 is decoupled from the output 4 when the clutch 6 is open, and wherein the internal combustion engine 2 is coupled to the output 4 when the clutch 6 is closed. Then, when the clutch 6 is opened and the internal combustion engine 2 is decoupled from the output 4, the internal combustion engine 2 can be stopped in a purely electric drive.
  • FIG. 1 also shows an engine control device 7 for controlling the operation of the internal combustion engine 2.
  • the operation of the transmission 5 is controlled by a transmission control device 8.
  • a hybrid control device 9 regulates or controls the operation of the electric machine 3.
  • the control devices 7, 8 and 9 exchange data between one another and with the devices 2, 3 and 5 according to the dashed arrows.
  • the hybrid control device 9 may also be part of the engine control device 7 and / or the transmission control device 8.
  • an output torque M-4 requested for the output 4 is shown for the traction operation, wherein in the traction mode the output torque required for the output is positive.
  • the maximum output torque M-3-MAX-Z that can be provided in traction by the electric machine 3 is visualized, in which case the torque M requested for the output 4 is shown in FIG. 3 at the times t1, t3 and t5 -4 reaches or exceeds the maximum output torque M-3-MAX-Z that can be supplied by the electric machine 3, the combustion engine 2 starts to assist the electric machine 3 and, in the case of the exemplary parallel hydride of FIG. 1, to the output 4 by closing the engine Clutch 6 is coupled, wherein a running internal combustion engine is visualized in Fig. 2 by the signal VM-ON.
  • a decoupling of the internal combustion engine 2 and in the case of the exemplary parallel hydride of FIG. 1 uncoupling of the same from the output 4 takes place according to FIG. 2 after a start thereof, ie after reaching or exceeding the maximum output torque M-3-MAX that can be supplied by the electric machine 3 Z, only when the requested torque for output 4 M-4 reaches a relation to the maximum for the train operation of the electric machine 3 can be provided torque M-3-MAX-Z offset by a hysteresis offset value ⁇ value or below. This is done in Fig. 2 at the times t2, t4 and t6.
  • An analogous procedure is carried out for overrun operation, wherein in FIG.
  • the maximum output torque which can be provided by the electric machine 3 in overrun mode is indicated by M-3-MAX-S, with which the internal combustion engine 2 would be started or undershot in overrun mode.
  • a shutdown of the internal combustion engine 2 would only take place in the overrun mode if a limit value offset by the hysteresis offset value AS for the overrun operation would be reached or exceeded.
  • a further disadvantage of the prior art is that when, for example, after states of the internal combustion engine 2, the torque requested for the output 4 remains in the torque range defined by the hysteresis offset value, the internal combustion engine 2 is not shut down and decoupled , but only when the threshold value offset by the hysteresis offset value is undershot.
  • the present invention based on the object to provide a novel method for operating a drive train of a hybrid vehicle and a control device for carrying out the method according to the invention.
  • a difference between the maximum output quantity and the required output variable that can be provided by the or each electric machine is determined at defined times and an increment is determined on the basis of this difference, with which a counter reading is calculated, in which case the counter reading is in a counting direction Limit value is reached or happened, the internal combustion engine is started, whereas when the counter reaches or passes the limit in an opposite counting direction, the internal combustion engine is stopped.
  • the method according to the invention can be used in parallel hybrid vehicles and serial hybrid vehicles.
  • the invention is therefore not limited to use in the exemplary drive train of FIG.
  • the drive unit typically comprises several electrical machines in addition to the internal combustion engine, typically this uncoupling and coupling of the internal combustion engine when starting and stopping the same, as in hybrid electric vehicles, the or each electric machine typically permanently, including in a stopped state, on the output is coupled.
  • the invention proposes a completely novel procedure for setting and optionally coupling and / or stopping and optionally decoupling the internal combustion engine of a hybrid drive of a hybrid vehicle.
  • the disadvantages known from the prior art can all be avoided.
  • the internal combustion engine is no longer started immediately and optionally coupled to the output, when in train a required output for the output only slightly and / or short-term exceeds the maximum output provided by the or each electric machine or when in overrun the requested output size the maximum output quantity that can be provided by the or each electric machine is only slightly and / or short-lived.
  • a subsequent shutdown and optionally decoupling of the internal combustion engine is not dependent on hysteresis offset values. Overall, this can ensure a quieter, more pleasant or more comfortable behavior of the hybrid vehicle.
  • the internal combustion engine is started less frequently and, if necessary, coupled and stopped and optionally decoupled.
  • the method is used in train operation with positive output variables and in overrun operation with negative output variables, with different maps or formulas being used for the train operation and for the overrun operation for increment determination.
  • the control device according to the invention is preferably designed as a hybrid control device and has means for carrying out the method according to the invention.
  • Fig. 2 is a diagram for illustrating the prior art
  • FIG. 3 shows a diagram to illustrate the method according to the invention for operating a drive train of a hybrid vehicle
  • FIGS. 3 and 4 show a signal flow diagram for further clarification of the invention.
  • the inventive method for operating a drive train of a hybrid vehicle namely a method for starting and / or stopping the engine 2 of the drive unit 1 of the hybrid vehicle depending on a required output for the output 4 and depending on a maximum of the or each electric machine 3 output size will be described in detail below with reference to FIGS. 3 and 4, wherein in the following description it is assumed that the output quantity is an output torque. Instead of an output torque, an output power can also be considered.
  • the procedure is such that at defined times, preferably within a defined time interval, a difference between the output torque maximally provided by the or each electric machine 3 and the output torque required for the output 4 is determined and an increment based on this difference is determined, wherein a counter reading is offset with the increment, and then when the counter reading in a defined counting direction, in particular in a meter reading decreasing counting direction reaches or exceeds a threshold, in particular falls below, the engine 2 started and preferably to the output 4 is coupled, whereas when the count reaches or exceeds the limit in an opposite counting direction, in particular in a meter reading increasing counting direction, in particular exceeds, the internal combustion engine 2 is stopped and vorzugsw is decoupled from the output 4.
  • the behavior of the internal combustion engine 2 likewise shown in FIG. 3 then results for the course of the output torque M-4 required for the output 4, with a running internal combustion engine 2 coupled to the output with the engine Signal VM-ON and a quiet set and possibly decoupled from the output 4 internal combustion engine 2 with the signal VM-OFF is marked.
  • FIGS. 2 and 3 show that the frequency of starting and stopping Zens of the internal combustion engine 2 and, where appropriate, the coupling and Abkoppeins thereof from the output 4 compared to the prior art shown in FIG. 2 significantly reduced. As a result, the comfort can be increased. Furthermore, FIG. 3 shows that the use of hysteresis offset values ⁇ and AS is dispensed with.
  • FIG. 4 shows a signal flow diagram or block diagram of the method or the control device.
  • the triggering of the method according to the invention is visualized with a block 10 in FIG. 4, the triggering of the method according to the invention in block 10 according to blocks 1 1 initiating an initialization of a counter 12 of the control device with a starting value 13 for the counter reading of the counter 12.
  • the determination of an output torque M-4 required for the output 4 is visualized by means of a block 14, wherein in block 14 this is determined for the output torque. For example, based on a driver's request that may be derived from an accelerator operation and / or brake pedal operation, the requested output torque M-4 may be determined.
  • the output torque M-4 required for the output 4 can be determined by the control device according to the invention itself or provided by another control device.
  • the determined, requested for the output 4 output torque M-4 is provided according to a block 15, wherein this provided, requested for the output 4 output torque M-4 according to the blocks 15 in the method and the control device according to the invention is further used.
  • a difference D between the maximum output torque that can be provided by the or each electric machine 3 and the output torque required for the output 4 is determined, this being indicated in FIG. 4 for the traction mode and the trailing mode by separate Signal paths is shown.
  • overrun DS is differentiated between the maximum output by the block 17 for the overrun operation of the or each electric machine 3 negative output torque M-3-MAX-S and provided by the block 15, requested for the output 4 negative output torque M. -4 through a block 19 or difference images.
  • Fig. 4 visualized by the block 22, a changeover of the method and the control device according to the invention between the train operation and the overrun, wherein a block 23 checks a switching condition between the train operation and the overrun and in the presence of the corresponding switching condition in the block or switch 22nd the switchover takes place.
  • Block 24 of FIG. 4 illustrates a comparator which checks whether the current counter reading X of counter 12 reaches or passes a limit value specified by block 25 in a defined counting direction, in which case, if this is the case, branches to block 26 which corresponds to a logical signal for a running and coupled to the output 4 internal combustion engine.
  • the increments are determined at defined times on the basis of differences between the maximum torque output torque that can be provided by the or each electric machine 3 and the output torque required for the output 4, the larger the difference in magnitude between these is the maximum output torque of the electric machine 3 and the output torque requested for the output 4.
  • the increment determination for the traction operation and the thrust operation can be determined.
  • an output torque which can be provided by a service brake can also be taken into account.
  • This thrust torque which can be provided by the service brake can be added in absolute value in block 17 to the thrust torque M-3-MAX-S which can be maximally provided by the electric machine 3 so as then to start the internal combustion engine 2 with a delay.
  • the control device according to the invention for carrying out the method exchanges data via corresponding interfaces directly or indirectly via other control device with the components of the drive train involved.
  • the control device according to the invention is designed as a hybrid control device 9, it exchanges data directly with the or each electric machine 3 and indirectly via the engine control device 7 with the internal combustion engine 2 in order to control the same.
  • the activation of the clutch 6 for coupling or decoupling of the internal combustion engine 2 is effected either directly via the hybrid control device 9 or indirectly via the engine control device 7.
  • control device for carrying out the method according to the invention are at least one differential image according to block 18/19, at least one incremental image according to block 20/21, counter 12 and comparator 24 Operation is described above.
  • Designation drive unit
  • Block / Switchover condition Train operation Push mode Block / Comparator

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, welcher ein mindestens eine elektrische Maschine (3) und einen Verbrennungsmotor (2) umfassendes Antriebsaggregat (1) und ein zwischen das Antriebaggregat (1) und einen Abtrieb (4) geschaltetes Getriebe (5) aufweist, nämlich Verfahren zum Zustarten und/oder Stillsetzen des Verbrennungsmotors (2) abhängig von einer für den Abtrieb (4) angeforderten Abtriebsgröße, insbesondere einem angeforderten Abtriebsmoment oder einer angeforderten Abtriebsleistung, sowie abhängig von einer von der oder jeder elektrischen Maschine (3) maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße, insbesondere einem maximal bereitstellbaren Abtriebsmoment oder einer maximal bereitstellbaren Abtriebsleistung, wobei jeweils zu definierten Zeitpunkten eine Differenz zwischen der von der oder jeder elektrischen Maschine (3) maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße und der angeforderten Abtriebsgröße bestimmt und auf Grundlage dieser Differenz ein Inkrement ermittelt wird, mit welchem ein Zählerstand verrechnet wird, und wobei dann, wenn der Zählerstand in einer Zählrichtung einen Grenzwert erreicht oder passiert, der Verbrennungsmotor (2) zugestartet wird, wohingegen dann, wenn der Zählerstand den Grenzwert in einer entgegen gesetzten Zählrichtung erreicht oder passiert, der Verbrennungsmotor (2) stillgesetzt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranqs eines Hvbridfahrzeuqs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein exemplarisches, aus dem Stand der Technik bekanntes Antriebsstrangschema eines als Parallelhybrid ausgebildeten Hybridfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 1 , welches einen Verbrennungsmotor 2 und eine elektrische Maschine 3 umfasst. Zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 4 ist gemäß Fig. 1 ein Getriebe 5 geschaltet. Zwischen den Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 des Hybridantriebs ist eine Kupplung 6 geschaltet, wobei bei geöffneter Kupplung 6 der Verbrennungsmotor 1 vom Abtrieb 4 abgekoppelt ist und wobei bei geschlossener Kupplung 6 der Verbrennungsmotor 2 an den Abtrieb 4 angekoppelt ist. Dann, wenn die Kupplung 6 geöffnet und der Verbrennungsmotor 2 vom Abtrieb 4 abgekoppelt ist, kann bei rein elektrischer Fahrt der Verbrennungsmotor 2 still gesetzt werden. Fig. 1 zeigt weiterhin eine Motorsteuerungseinrichtung 7, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 zu steuern bzw. zu regeln. Der Betrieb des Getriebes 5 wird von einer Getriebesteuerungseinrichtung 8 gesteuert bzw. geregelt. Eine Hybridsteuerungseinrichtung 9 regelt bzw. steuert den Betrieb der elektrischen Maschine 3. Die Steuerungsgeräte 7, 8 und 9 tauschen einerseits untereinander und andererseits mit den Einrichtungen 2, 3 und 5 gemäß der gestrichelten Pfeile Daten aus. Die Hybridsteuerungseinrichtung 9 kann auch Bestandteil der Motorsteuerungseinrichtung 7 und/oder der Getriebesteuerungseinrichtung 8 sein.
Bei einem Hybridfahrzeug muss entschieden werden, ob der Antriebsstrang rein elektrisch ausschließlich über die elektrische Maschine 3 des Antriebsaggregats betrieben werden kann oder ob zusätzlich der Verbrennungsmotor 2 benötigt wird. Diese Entscheidung erfolgt abhängig davon, ob eine für den Abtrieb 4 angeforderte Abtriebsgröße, insbesondere ein angefordertes Abtriebsmoment oder eine angeforderte Abtriebsleistung, ausschließlich bzw. alleine von der elektrischen Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 bereitgestellt werden kann, oder ob hierzu unterstützend der Verbrennungsmotor 2 benötigt wird. Das Zustarten und Stillsetzen des Verbrennungsmotors 2 erfolgt demnach abhängig von der für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsgröße sowie abhängig von der von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße, wobei die aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehensweise in Fig. 2 gezeigt ist.
In Fig. 2 ist über der Zeit t ein für den Abtrieb 4 angefordertes Abtriebsmoment M-4 für den Zugbetrieb gezeigt, wobei im Zugbetrieb das für den Abtrieb angeforderte Abtriebsmoment positiv ist. Weiterhin ist in Fig. 2 das im Zugbetrieb von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbare Abtriebsmoment M-3-MAX-Z visualisiert, wobei dann, wenn in Fig. 3 zu den Zeitpunkten t1 , t3 und t5 das für den Abtrieb 4 angeforderte Moment M-4 das von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbare Abtriebsmoment M-3-MAX-Z erreicht bzw. überschreitet, der Verbrennungsmotor 2 zur Unterstützung der elektrischen Maschine 3 zugestartet und im Falle des exemplarischen Parallelhydrids der Fig. 1 an den Abtrieb 4 durch Schließen der Kupplung 6 angekoppelt wird, wobei ein laufender Verbrennungsmotor in Fig. 2 durch das Signal VM-ON visualisiert ist.
Ein Stillsetzen des Verbrennungsmotors 2 und im Falle des exemplarischen Parallelhydrids der Fig. 1 Abkoppeln desselben vom Abtrieb 4 erfolgt gemäß Fig. 2 nach einem Starten desselben, also nach Erreichen bzw. Überschreiten des von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsmoments M-3-MAX-Z, erst dann, wenn das für Abtrieb 4 angeforderte Moment M-4 einen gegenüber dem für den Zugbetrieb von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Moment M-3-MAX-Z um einen Hysterese-Offset-Wert ΔΖ versetzten Wert erreicht bzw. unterschreitet. Dies erfolgt in Fig. 2 zu den Zeitpunkten t2, t4 und t6. Eine analoge Vorgehensweise erfolgt für den Schubbetrieb, wobei in Fig. 2 das von der elektrischen Maschine 3 im Schubbetrieb maximal bereitstellbare Abtriebsmoment mit M-3-MAX-S gezeigt ist, mit dessen Erreichen bzw. Unterschreiten im Schubbetrieb der Verbrennungsmotor 2 zugestartet würde. Ein Stillsetzen des Verbrennungsmotors 2 würde im Schubbetrieb erst dann erfolgen, wenn ein um den Hysterese-Offset-Wert AS für den Schubbetrieb hierzu versetzter Grenzwert erreicht bzw. überschritten würde. Die unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebene, aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehensweise zum Starten und/oder Stillsetzen eines Verbrennungsmotors 2 eines Hybridantriebs verfügt über den Nachteil, dass der Verbrennungsmotor 2, wenn das für den Abtrieb 4 angeforderte Abtriebsmoment das von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbare Abtriebsmoment im Schubbetrieb nur geringfügig und/oder nur kurzfristig überschreitet oder im Schubbetrieb nur geringfügig und/oder kurzfristig unterschreitet, der Verbrennungsmotor 2 sofort zugestartet und an den Abtrieb 4 angekoppelt wird.
Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass dann, wenn zum Beispiel nach Zustarten des Verbrennungsmotors 2 das für den Abtrieb 4 angeforderte Moment in dem durch den Hysterese-Offset-Wert definierten Momentenbereich verbleibt, der Verbrennungsmotor 2 nicht still gesetzt und abgekoppelt wird, sondern erst dann, wenn der um den Hysterese-Offset-Wert versetzte Grenzwert unterschritten wird.
Der Stand der Technik kann demnach einerseits zu einem unkomfortabel häufigen Zustarten und Stillsetzen des Verbrennungsmotors führen, andererseits besteht die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor 2 auch dann noch läuft, obwohl die elektrische Maschine 3 bereits ausschließlich bzw. alleine das für den Abtrieb 4 angeforderte Abtriebsmoment bereitstellen könnte.
Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, mit welchem die obigen Nachteile vermieden werden können.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs sowie eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird jeweils zu definierten Zeitpunkten eine Differenz zwischen der von der oder jeder elektrischen Maschine maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße und der angeforderten Abtriebsgröße bestimmt und auf Grundlage dieser Differenz ein Inkrement ermittelt, mit welchem ein Zählerstand verrechnet wird, wobei dann, wenn der Zählerstand in einer Zählrichtung einen Grenzwert erreicht oder passiert, der Verbrennungsmotor zugestartet wird, wohingegen dann, wenn der Zählerstand den Grenzwert in einer entgegen gesetzten Zählrichtung erreicht oder passiert, der Verbrennungsmotor stillgesetzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Parallelhybridfahrzeugen und seriellen Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen. Die Erfindung ist also nicht auf die Verwendung beim exemplarischen Antriebsstrang der Fig. 1 beschränkt. Dann, wenn die Erfindung bei einem Parallelhybridfahrzeug zum Einsatz kommt, erfolgt beim Stillsetzen des Verbrennungsmotors vorzugsweise ein Abkoppeln desselben vom Abtrieb und beim Zustarten des Verbrennungsmotors vorzugsweise ein Ankoppeln desselben an den Abtrieb. Bei seriellen Hybridfahrzeugen, deren Antriebsaggregat neben dem Verbrennungsmotor typischerweise mehrere elektrische Maschinen um- fasst, entfällt typischerweise dieses Abkoppeln und Ankoppeln des Verbrennungsmotors beim Zustarten und Stillsetzen desselben, da bei seriellen Hybridfahrzeugen die oder jede elektrische Maschine typischerweise permanent, also auch in stillgesetztem Zustand, an den Abtrieb angekoppelt ist.
Die Erfindung schlägt eine völlig neuartige Vorgehensweise zum Zustarten sowie gegebenenfalls Ankoppeln und/oder Stillsetzen sowie gegebenenfalls Abkoppeln des Verbrennungsmotors eines Hybridantriebs eines Hybridfahrzeugs vor. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile allesamt vermieden werden. So wird der Verbrennungsmotor nicht mehr sofort dann gestartet und gegebenenfalls an den Abtrieb angekoppelt, wenn im Zugbetrieb eine für den Abtrieb angeforderte Abtriebsgröße die von der oder jeder elektrischen Maschine maximal bereitstellbare Abtriebsgröße nur geringfügig und/oder nur kurzfristig überschreitet oder wenn im Schubbetrieb die angeforderte Abtriebsgröße die von der oder jeder elektrischen Maschine maximal bereitstellbare Abtriebsgröße nur geringfügig und/oder kurzfristig unterschreitet. Weiterhin ist ein nachfolgendes Stillsetzen und gegebenenfalls Abkoppeln des Verbrennungsmotors nicht von Hysterese-Offset-Werten abhängig. Insgesamt kann hierdurch ein ruhigeres, angenehmeres bzw. komfortableres Verhalten des Hybridfahrzeugs gewährleistet werden. Der Verbrennungsmotor wird weniger häufig gestartet und gegebenenfalls angekoppelt sowie stillgesetzt und gegebenenfalls abgekoppelt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Verfahren im Zugbetrieb bei positiven Abtriebsgrößen und im Schubbetrieb bei negativen Abtriebsgrößen eingesetzt, wobei für den Zugbetrieb und für den Schubbetrieb zur Inkrementbestimmung unterschiedliche Kennfelder oder Formeln verwendet werden.
Die unterschiedliche Bestimmung der Inkremente für Zugbetrieb und Schubbetrieb erlaubt eine optimale Abstimmung des Verfahrens auf den Zugbetrieb und Schubbetrieb.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise als Hybridsteuerungseinrichtung ausgeführt und weist Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
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:
Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes, exemplarisches Schema eines Hybridfahrzeugs;
Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Standes der Technik;
Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs; und
Fig. 4 ein Signalflussdiagramm zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, nämlich ein Verfahren zum Zustarten und/oder Stillsetzen des Verbrennungsmotors 2 des Antriebsaggregats 1 des Hybridfahrzeugs abhängig von einer für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsgröße sowie abhängig von einer von der oder jeder elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 im Detail beschrieben, wobei in der nachfolgenden Beschreibung davon ausgegangen wird, dass es sich bei der Abtriebsgröße um ein Abtriebsmoment handelt. Anstelle eines Abtriebsmoments kann auch eine Abtriebsleistung betrachtet werden.
Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so vorgegangen, dass zu definierten Zeitpunkten, vorzugsweise in einem definierten Zeitraster, eine Differenz zwischen dem von der oder jeder elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsmoment und dem für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsmoment bestimmt und auf Grundlage dieser Differenz ein Inkrement ermittelt wird, wobei ein Zählerstand mit dem Inkrement verrechnet wird, und dann, wenn der Zählerstand in einer definierten Zählrichtung, insbesondere in einer den Zählerstand verringernden Zählrichtung, einen Grenzwert erreicht oder passiert, insbesondere unterschreitet, der Verbrennungsmotor 2 zugestartet und vorzugsweise an den Abtrieb 4 angekoppelt wird, wohingegen dann, wenn der Zählerstand den Grenzwert in einer entgegen gesetzten Zählrichtung, insbesondere in einer den Zählerstand erhöhenden Zählrichtung, erreicht oder passiert, insbesondere überschreitet, der Verbrennungsmotor 2 stillgesetzt und vorzugsweise vom Abtrieb 4 abgekoppelt wird.
Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dann für den in Fig. 3 gezeigten Verlauf des für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsmoments M-4 das ebenfalls in Fig. 3 gezeigte Verhalten des Verbrennungsmotors 2, wobei ein laufender und an den Abtrieb angekoppelter Verbrennungsmotor 2 mit dem Signal VM-ON und ein still gesetzter und gegebenenfalls vom Abtrieb 4 abgekoppelter Verbrennungsmotor 2 mit dem Signal VM-OFF gekennzeichnet ist.
Einem Vergleich der Fig. 2 und 3 kann unmittelbar entnommen werden, dass sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Häufigkeit des Startens und Stillset- zens des Verbrennungsmotors 2 sowie gegebenenfalls des Ankoppeins und Abkoppeins desselben vom Abtrieb 4 gegenüber dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 deutlich reduziert. Hierdurch kann der Komfort gesteigert werden. Weiterhin zeigt Fig. 3, dass auf die Verwendung Hysterese-Offset-Werten ΔΖ und AS verzichtet wird.
In den Zeitintervallen At1 und At2, in welchen in Fig. 3 das für den Abtrieb 4 angeforderte Moment M-4 das von der elektrische Maschine 3 im Zugbetrieb maximal bereitstellbare Moment M-3-MAX-Z überschreitet, erfolgt auf Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens kein Zustarten des Verbrennungsmotors 2. Vielmehr erfolgt dies in Fig. 3 erst dann, wenn gemäß Fig. 3 während des Zeitintervalls At3 der Zählerstand in Folge der ermittelten Inkremente, mit welchen der Zählerstand verrechnet wird, den Grenzwert für den Zählerstand erreicht bzw. passiert. Ferner läuft gemäß Fig. 3 der Verbrennungsmotor 2 auch dann weiter und bleibt am Abtrieb 4 angekoppelt, wenn während des Zeitintervalls At4 das für den Abtrieb 4 angeforderte Moment M-4 das von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbare Moment M-3-MAX-Z wieder unterschreitet. Erst dann, wenn in einem ausschnittsweise gezeigten Zeitintervall At5 der Zählerstand den Grenzwert in der entgegen gesetzten Zählrichtung erreicht oder passiert, wird der Verbrennungsmotor 2 wieder still gesetzt und gegebenenfalls vom Abtrieb 4 abgekoppelt.
Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen, vorzugsweise als Hybridsteuerungseinrichtung ausgeführten Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus Fig. 4, wobei in Fig. 4 ein Signalflussdiagramm bzw. Blockschaltbild des Verfahrens bzw. der Steuerungseinrichtung gezeigt ist.
Mit einem Block 10 wird in Fig. 4 die Auslösung des erfindungsgemäßen Verfahrens visualisiert, wobei die Auslösung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Block 10 gemäß den Blöcken 1 1 eine Initialisierung eines Zählers 12 der Steuerungseinrichtung mit einem Startwert 13 für den Zählerstand des Zählers 12 auslöst.
In Fig. 4 ist durch einen Block 14 die Ermittlung eines für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsmoments M-4 visualisiert, wobei in Block 14 dieses für den Ab- trieb 4 angeforderte Abtriebsmoment M-4 zum Beispiel auf Grundlage eines Fahrer- wunschs, der aus einer Fahrpedalbetätigung und/oder Bremspedalbetätigung abgeleitet werden kann, ermittelt wird.
Das für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsmoments M-4 kann von der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung selbst ermittelt oder derselben von einer anderen Steuerungseinrichtung bereitgestellt werden. Das ermittelte, für den Abtrieb 4 angeforderte Abtriebsmoment M-4 wird gemäß einem Block 15 bereitgestellt, wobei dieses bereitgestellte, für den Abtrieb 4 angeforderte Abtriebsmoment M-4 gemäß der Blöcke 15 im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Steuerungseinrichtung weiter verwendet wird.
Wie bereits ausgeführt, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zu definierten Zeitpunkten eine Differenz D zwischen dem von der oder jeder elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsmoment und dem für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsmoment bestimmt, wobei dies in Fig. 4 für den Zugbetrieb und den Schubbetrieb durch getrennte Signalpfade gezeigt ist.
So wird gemäß Fig. 4 für den Zugbetrieb eine Differenz D-Z zwischen dem für den Zugbetrieb maximal bereitstellbaren positiven Moment M-3-MAX-Z der oder jeder elektrischen Maschine 3, welches durch den Block 16 bereitgestellt wird, und dem für den Zugbetrieb für den Abtrieb 4 angeforderten positiven Moment M-4 gebildet, wobei diese Differenzbildung in Fig. 4 durch einen Block bzw. Differenzbilder 18 gezeigt ist.
Für den Schubbetrieb erfolgt eine Differenzbildung D-S zwischen dem durch den Block 17 für den Schubbetrieb von der oder jeder elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren negativen Abtriebsmoment M-3-MAX-S und dem durch den Block 15 bereitgestellten, für den Abtrieb 4 angeforderten negativen Abtriebsmoment M-4 durch einen Block 19 bzw. Differenzbilder.
Die im Zugbetrieb durch den Block bzw. Differenzbilder 18 bereitgestellte Differenz D-Z oder die im Schubbetrieb durch den Block bzw. Differenzbilder 19 bereit- gestellte Differenz D-S wird abhängig davon, ob der Antriebsstrang im Zugbetrieb oder Schubbetrieb betrieben wird, über einen Block 20 bzw. 21 bzw. einen Inkre- mentbilder in ein Inkrement l-Z bzw. I-S umgerechnet, welches dem Zähler 12 zugeführt wird, um den Zählerstand desselben mit diesem Inkrement zu verrechnen. Der aktuelle Zählerstand des Zählers 12 wird vom Zähler 12 als Größe X ausgegeben.
Fig. 4 visualisiert durch den Block 22 eine Umschaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung zwischen dem Zugbetrieb und dem Schubbetrieb, wobei ein Block 23 eine Umschaltbedingung zwischen dem Zugbetrieb und dem Schubbetrieb überprüft und bei Vorliegen der entsprechenden Umschaltbedingung im Block bzw. Umschalter 22 die Umschaltung vornimmt.
Die Ermittlung der Inkremente l-Z bzw. I-S in den Blöcken 20 bzw. 21 auf Basis der Differenzen D-Z bzw. D-S erfolgt in dem jeweiligen Block 20 bzw. 21 auf Grundlage eines Kennfelds oder einer Formel.
Block 24 der Fig. 4 verdeutlicht einen Vergleicher, der überprüft, ob der aktuelle Zählerstand X des Zählers 12 in einer definierten Zählrichtung einen durch den Block 25 vorgegebenen Grenzwert erreicht oder passiert, wobei dann, wenn dies der Fall ist, auf den Block 26 verzweigt wird, der einem logischen Signal für einen laufenden und an den Abtrieb 4 angekoppelten Verbrennungsmotor entspricht.
Wie bereits ausgeführt, werden die Inkremente zu definierten Zeitpunkten auf Basis von Differenzen zwischen dem von der oder jeder elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsmoment und dem für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsmoment ermittelt, wobei diese Inkrement um so größer sind, je größer die betragsmäßige Differenz zwischen dem von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsmoment und den für den Abtrieb 4 angeforderten Abtriebsmoment ist.
Durch die Trennung der Signalpfade in Fig. 4 für den Zugbetrieb und den Schubbetrieb kann die Inkrementbestimmung für den Zugbetrieb und den Schubbe- trieb auf Basis individueller, unterschiedlicher Kennfelder oder Formeln erfolgen, sodass die Zuschaltung und Stillsetzung des Verbrennungsmotors 2 sowie die Ankopp- lung und Abkopplung desselben zum Abtrieb 4 hin für den Zugbetrieb und den Schubbetrieb individuell abgestimmt werden kann.
Im Schubbetrieb kann zusätzlich zu dem von der oder jeder elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Abtriebsmoment noch ein Abtriebsmoment berücksichtigt werden, welches von einer Betriebsbremse bereitgestellt werden kann. Dieses von der Betriebsbremse bereitstellbare Schubmoment kann in Block 17 zu dem von der elektrischen Maschine 3 maximal bereitstellbaren Schubmoment M-3-MAX-S betragsmäßig addiert werden, um so dann den Verbrennungsmotor 2 verzögert zu starten.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens tauscht über entsprechende Schnittstellen unmittelbar oder mittelbar über andere Steuerungseinrichtung mit den beteiligten Komponenten des Antriebsstrangs Daten aus. In dem Fall, in welchem die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung als Hybridsteuerungseinrichtung 9 ausgeführt ist, tauscht dieselbe unmittelbar mit der oder jeder elektrischen Maschine 3 und mittelbar über die Motorsteuerungseinrichtung 7 mit dem Verbrennungsmotor 2 Daten aus, um dieselben anzusteuern. Das Ansteuern der Kupplung 6 zum Ankoppeln bzw. Abkoppeln des Verbrennungsmotors 2 erfolgt entweder unmittelbar über die Hybridsteuerungseinrichtung 9 oder mittelbar über die Motorsteuerungseinrichtung 7.
Bei den Mitteln, welche die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst, handelt es sich zumindest um mindestens einen Differenzbilder gemäß Block 18/19, um mindestens einen Inkrementbilder gemäß Block 20/21 , um den Zähler 12 und um den Vergleicher 24. Die Funktionsweise ist oben beschrieben. Bezuqszeichen Antriebsaggregat
Verbrennungsmotor
elektrische Maschine
Abtrieb
Getriebe
Kupplung
Motorsteuerungseinrichtung
Getriebesteuerungseinrichtung
Hybridsteuerungseinrichtung
Block / Start Verfahren
Block / Initialisierung Zähler
Block / Zahler
Block / Zahlerstartwert
Block / Ermittlung Abtriebsgröße für Abtrieb
Block / Abtriebsgröße für Abtrieb
Block
Block
Block / Differenzbilder
Block / Differenzbilder
Block / Inkrementbilder
Block / Inkrementbilder
Block / Umschalter
Block / Umschaltbedingung Zugbetrieb Schubbetrieb Block / Vergleicher
Block / Zählergrenzwert
Block

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, welcher ein mindestens eine elektrische Maschine (3) und einen Verbrennungsmotor (2) umfassendes Antriebsaggregat (1 ) und ein zwischen das Antriebaggregat (1 ) und einen Abtrieb (4) geschaltetes Getriebe (5) aufweist, nämlich Verfahren zum Zustar- ten und/oder Stillsetzen des Verbrennungsmotors (2) abhängig von einer für den Abtrieb (4) angeforderten Abtriebsgröße, insbesondere einem angeforderten Abtriebsmoment oder einer angeforderten Abtriebsleistung, sowie abhängig von einer von der oder jeder elektrischen Maschine (3) maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße, insbesondere einem maximal bereitstellbaren Abtriebsmoment oder einer maximal bereitstellbaren Abtriebsleistung, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zu definierten Zeitpunkten eine Differenz zwischen der von der oder jeder elektrischen Maschine (3) maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße und der angeforderten Abtriebsgröße bestimmt und auf Grundlage dieser Differenz ein Inkrement ermittelt wird, mit welchem ein Zählerstand verrechnet wird, wobei dann, wenn der Zählerstand in einer Zählrichtung einen Grenzwert erreicht oder passiert, der Verbrennungsmotor (2) zugestartet wird, wohingegen dann, wenn der Zählerstand den Grenzwert in einer entgegen gesetzten Zählrichtung erreicht oder passiert, der Verbrennungsmotor (2) stillgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Inkrement auf Grundlage der Differenz zwischen der von der oder jeder elektrischen Maschine (3) maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße und der für den Abtrieb (4) angeforderten Abtriebsgröße sowie auf Grundlage eines diese Differenz verwendenden Kennfelds oder einer diese Differenz verwendenden Formel bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Inkrement betragsmäßig umso größer ist, je größer die betragsmäßige Differenz zwischen der von der oder jeder elektrischen Maschine (3) maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße und der für den Abtrieb (4) angeforderten Abtriebsgröße ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe im Zugbetrieb bei positiven Abtriebsgrößen und/oder im Schubbetrieb bei negativen Abtriebsgrößen eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Zugbetrieb und für den Schubbetrieb zur Inkrementbestimmung unterschiedliche Kennfelder oder Formeln verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb zusätzlich zu der von der oder jeder elektrischen Maschine (3) maximal bereitstellbaren Abtriebsgröße, insbesondere dem maximal bereitstellbaren Schubmoment oder der maximal bereitstellbaren Schubleistung, ein über eine Betriebsbremse bereitstellbare Abtriebsgröße berücksichtigt wird.
7. Steuerungseinrichtung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere Hybridsteuerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
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