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    Bei einem Verfahren zur Steuerung des Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, das einen Parallel-Hybridantrieb mit einer seriellen Anordnung eines Verbrennungsmotors VM, einer als Motor-Starter-Generator ausgebildeten und mit einer Schwungmasse S versehenen Elektromaschine EM und eines abtriebsseitig mit einem Achsantrieb A verbundenen Fahrgetriebes G aufweist, bei dem zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der Elektromaschine EM eine erste steuerbare Reib-Trennkupplung K1 und zwischen der Elektromaschine EM und dem Fahrgetriebe G eine zweite steuerbare Reib-Trennkupplung K2 angeordnet sind, wobei der Verbrennungsmotor VM aus dem reinen Elektrobetrieb heraus mittels der Elektromaschine EM gestartet wird, ist vorgesehen, dass die zweite Trennkupplung K2 im Schlupfbetrieb gesteuert wird, dass dann die Schwungmasse S mittels der Elektromaschine EM zum Aufbau eines Überschuss-Drehimpulses J¶s¶* DELTAn beschleunigt wird und dass daraufhin der Verbrennungsmotor VM durch ein Schließen der ersten Trennkupplung K1 gestartet wird.In a method for controlling the drive train of a hybrid vehicle having a parallel hybrid drive with a serial arrangement of an internal combustion engine VM, designed as a motor starter generator and provided with a flywheel S electric machine EM and a drive side connected to a final drive A drive gear G. in which between the internal combustion engine VM and the electric machine EM a first controllable frictional separating clutch K1 and between the electric machine EM and the driving gear G, a second controllable friction clutch K2 are arranged, wherein the engine VM from the pure electric operation out by means of the electric machine EM is started, it is provided that the second clutch K2 is controlled in the slip mode, that then the flywheel S is accelerated by means of the electric motor EM to build up an excess angular momentum J¶s¶ * DELTAn and that then the internal combustion engine VM by closing the e first clutch K1 is started.
    公开号:DE102004023673A1
    申请号:DE102004023673
    申请日:2004-05-13
    公开日:2005-12-01
    发明作者:Uwe Dr. Hinrichsen；Rainer Hofmann；Georg Kruse
    申请人:Volkswagen AG；
    IPC主号:B60K6-48
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Antriebsstrangseines Hybridfahrzeugs, das einen Parallel-Hybridantrieb mit einerseriellen Anordnung eines Verbrennungsmotors, einer als Motor-Starter-Generatorausgebildeten und mit einer Schwungmasse versehenen Elektromaschine,und eines abtriebsseitig mit einem Achsantrieb verbundenen Fahrgetriebesaufweist, bei dem zwischen dem Verbrennungsmotor und der Elektromaschineeine erste steuerbare Reib-Trennkupplung und zwischen der Elektromaschineund dem Fahrgetriebe eine zweite steuerbare Reib-Trennkupplung angeordnet sind, wobeider Verbrennungsmotor aus dem reinen Elektrobetrieb heraus mittelsder Elektromaschine gestartet wird.TheThe invention relates to a method for controlling the drive traina hybrid vehicle that has a parallel hybrid drive with aserial arrangement of an internal combustion engine, one as a motor starter generatortrained and equipped with a flywheel electric machine,and an output side connected to a final drive drivein which between the internal combustion engine and the electric machinea first controllable friction-separating clutch and between the electric machineand the drive gear, a second controllable friction-separating clutch are arranged, whereinthe internal combustion engine from the pure electrical operation by means ofthe electric machine is started.
    [0002] Untereinem Hybridfahrzeug wird ein Fahrzeug mit zwei unterschiedlichenAntriebsmaschinen, zumeist einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor,verstanden. Abhängigvon der Anordnung und der mechanischen Verbindung der Antriebsmaschinenunterscheidet man zwischen einem Seriell-Hybridantrieb und einemParallel-Hybridantrieb. Bei einem Seriell-Hybridantrieb wird diegesamte Leistung des Verbrennungsmotors über einen Generator in elektrischeEnergie umgewandelt, und der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt ausschließlich durch denElektromotor. Diese Antriebsart wird bislang aber nur bei schwerenNutzfahrzeugen und Lokomotiven eingesetzt. Bei bekannten Forschungs-und Serien-Pkws mit Hybridantrieb kommt dagegen der Parallel-Hybridantrieb zumEinsatz, bei dem beide Antriebsmaschinen mit dem Achsantrieb inVerbindung stehen bzw. mit diesem verbindbar sind, so dass das betreffendeFahrzeug bei entsprechender Ausbildung und Anordnung des Antriebsstrangs,separat nur von dem Elektromotor (reiner Elektrobetrieb), separatnur von dem Verbrennungsmotor (reiner Verbrennungsbetrieb), odergemeinsam von beiden Antriebsmaschinen (Mischbetrieb) angetriebenwerden kann.UnderA hybrid vehicle becomes a vehicle with two different onesDrive machines, usually an internal combustion engine and an electric motor,Understood. Dependentfrom the arrangement and mechanical connection of the prime moversone differentiates between a serial hybrid drive and aParallel hybrid drive. In a serial hybrid drive is thetotal power of the internal combustion engine via a generator in electricalEnergy is converted, and the drive of the vehicle takes place exclusively through theElectric motor. This drive is so far but only in heavyCommercial vehicles and locomotives used. In known researchand series cars with hybrid drive on the other hand, the parallel hybrid drive toUse in which both prime movers with the final drive inBe connected or are connectable with this, so that the relevantVehicle with appropriate design and arrangement of the drive train,separately only from the electric motor (pure electric operation), separatelyonly from the internal combustion engine (pure combustion mode), ordriven jointly by both drive machines (mixed operation)can be.
    [0003] Fahrzeugemit einem Parallel-Hybridantrieb bieten daher die Möglichkeit,im Elektrobetrieb das hohe Antriebsmoment des Elektromotors zumAnfahren zu nutzen und bei niedriger Geschwindigkeit emissionsfreiz.B. Innenstadtbereiche und ggf. für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotorenbzw. im Verbrennungsbetrieb gesperrte denkmalgeschützte Ortsbereichezu befahren. Außerhalbgeschlossener Ortschaften, kann dann, insbesondere zur Erzielung einerstärkerenBeschleunigung und einer höheren Fahrgeschwindigkeit,der Verbrennungsmotor gestartet und antriebsseitig dem Fahrgetriebezugeschaltet werden und ggf. durch ein anschließendes Stilllegen des Elektromotorsoder Umschalten des Elektromotors auf Generatorbetrieb auf einenreinen Verbrennungsbetrieb umgeschaltet werden. Beim Einsatz vonHybridantrieben, insbesondere von Parallel-Hybridantrieben in Pkws,wird primärdas Ziel verfolgt, Kraftstoff fürden Betrieb des Verbrennungsmotors einzusparen und damit die Schadstoffemissionen,insbesondere die CO2-Emissionen, zu senken.Vehicles with a parallel hybrid drive therefore offer the opportunity to use the high drive torque of the electric motor for starting in electric mode and to drive at low speed emission-free eg inner city areas and possibly for motor vehicles with internal combustion engines or listed in protected areas listed areas. Outside closed localities, then, in particular to achieve greater acceleration and a higher driving speed, the engine can be started and switched on the drive side of the drive gear and possibly switched by a subsequent shutdown of the electric motor or switching the electric motor to generator operation to a pure combustion operation. The use of hybrid drives, in particular of parallel hybrid drives in passenger cars, primarily pursues the goal of saving fuel for the operation of the internal combustion engine and thus reducing the pollutant emissions, in particular the CO 2 emissions.
    [0004] Beieinem derartigen Parallel-Hybridantrieb werden die Möglichkeitenzum Starten des Verbrennungsmotors aus dem reinen Elektrobetriebheraus wesentlich von der konkreten Anordnung und Einbindung derbeiden Antriebsmaschinen innerhalb des Antriebsstrangs bestimmt.Ebenso ist die Ausbildung des Elektromotors bzw. einer die Funktiondes Elektromotors ausführendenElektromaschine von Bedeutung. Bei dem Starten des Verbrennungsmotors ausdem reinen Elektrobetrieb heraus wird unter Vermeidung einer Zugkraftunterbrechunggrundsätzlich einmöglichstlaststoßarmerund somit fürdie Bauteile des Antriebsstrangs belastungsarmer und für die Fahrzeuginsassenkomfortabler Anlassvorgang des Verbrennungsmotors angestrebt. Andererseitssoll der Antriebsstrang auch möglichstleicht sein und wenig Bauraum in Anspruch nehmen.atSuch a parallel hybrid drive are the possibilitiesfor starting the internal combustion engine from pure electrical operationessential from the concrete arrangement and involvement of thedetermined both powertrain within the drive train.Likewise, the training of the electric motor or a functionthe electric motor exportingElectric machine of importance. When starting the engine offthe pure electrical operation is out while avoiding a traction interruptionbasically onepreferablyload shock poorand thus forthe components of the powertrain low-stress and for the vehicle occupantscomfortable starting process of the internal combustion engine sought. on the other handshould the drive train as possiblebe light and take up little space.
    [0005] Beispielsweiseist aus der DE 44 44545 A1 und der DE198 38 853 A1 jeweils ein Parallel-Hybridantrieb mit einerseriellen Anordnung eines Verbrennungsmotors, eines Elektromotors,und eines abtriebsseitig mit einem Achsantrieb verbundenen Fahrgetriebesbekannt, bei dem zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotoreine erste Trennkupplung und zwischen dem Elektromotor und dem Fahrgetriebeeine zweite Trennkupplung angeordnet sind. Bei diesen Hybridantriebenist jedoch zum Starten des Verbrennungsmotors jeweils ein separaterStartermotor vorgesehen, durch den der Verbrennungsmotor aus demreinen Elektrobetrieb heraus bei geöffneter erster Trennkupplungohne eine Störungdes abtriebsseitigen Antriebsmomentes gestartet werden kann. Allerdingsweisen diese Hybridantriebe im Vergleich zur Verwendung einer einzigen, alsMotor-Starter-Generator ausgebildeten Elektromaschine nachteiligein höheresGewicht und einen größeren Platzbedarfauf.For example, is from the DE 44 44 545 A1 and the DE 198 38 853 A1 in each case a parallel hybrid drive with a serial arrangement of an internal combustion engine, an electric motor, and an output side connected to a final drive drive known in which between the engine and the electric motor, a first separating clutch and between the electric motor and the driving gear, a second separating clutch are arranged. In these hybrid drives, however, a separate starter motor is provided for starting the internal combustion engine, by which the internal combustion engine can be started from the pure electric operation with open first disconnect clutch without disturbing the output-side drive torque. However, compared to the use of a single electric motor designed as a motor starter generator, these hybrid powertrains disadvantageously have a higher weight and a larger footprint.
    [0006] Ausder DE 199 01 470A1 und der DE101 50 990 A1 ist dagegen jeweils ein Parallel-Hybridantrieb miteiner seriellen Anordnung eines Verbrennungsmotors, einer als Motor-Starter-Generatorausgebildeten Elektromaschine, und eines abtriebsseitig mit einemAchsantrieb verbundenen Fahrgetriebes bekannt, bei dem zwischendem Verbrennungsmotor und der Elektromaschine eine Trennkupplungangeordnet ist, und zwischen der Elektromaschine und dem Fahrgetriebeeine starre Verbindung besteht. Das Starten des Verbrennungsmotorsaus dem reinen Elektrobetrieb heraus erfolgt in diesem Fall durch dasSchließender Trennkupplung mittels der Elektromaschine, die hierzu entsprechendleistungsstark und damit nachteilig groß und schwer ausgebildet seinmuss. Im übrigenwirkt sich das Starten des Verbrennungsmotors nachteilig in abtriebsseitigenDrehmoment- und Drehzahlschwankungen aus, die von Fahrzeuginsassenals komfortmindernd wahrgenommen werden.From the DE 199 01 470 A1 and the DE 101 50 990 A1 on the other hand, in each case a parallel hybrid drive with a serial arrangement of an internal combustion engine, designed as a motor-starter generator electric machine, and a driven side connected to a final drive drive known in which between the engine and the electric motor, a separating clutch is arranged, and between the Electric machine and the drive gear is a rigid connection. The starting of the internal combustion engine from the pure electrical operation takes place in this case by closing the clutch by means of the electric machine, the correspondingly powerful and thus disadvantageously large and heavy have to be. Incidentally, the starting of the internal combustion engine adversely affects output-side torque and speed fluctuations, which are perceived by passengers as comfort-reducing.
    [0007] ImUnterschied dazu wird bei der vorliegenden Erfindung von einem Parallel-Hybridantrieb ausgegangen,der eine serielle Anordnung eines Verbrennungsmotors, einer alsMotor-Starter-Generator ausgebildeten und mit einer Schwungmasseversehenen Elektromaschine, und eines abtriebsseitig mit einem Achsantriebverbundenen Fahrgetriebes aufweist, und bei dem zwischen dem Verbrennungsmotorund der Elektromaschine eine erste Trennkupplung und zwischen derElektromaschine und dem Fahrgetriebe eine zweite Trennkupplung angeordnet sind.Das Starten des Verbrennungsmotors erfolgt aus dem reinen Elektrobetriebheraus durch das Schließender ersten Trennkupplung bislang entweder bei geöffneter zweiter Trennkupplungunter Inkaufnahme einer kurzfristigen Zugkraftunterbrechung desFahrzeugantriebs oder bei geschlossener zweiter Trennkupplung unterInkaufnahme von abtriebsseitigen Drehmoment- und Drehzahlschwankungen.in theIn contrast to this, in the present invention a parallel hybrid drive is assumed,a serial arrangement of an internal combustion engine, as aEngine starter generator trained and with a flywheelprovided electric machine, and one output side with a final driveconnected driving gear, and in which between the internal combustion engineand the electric machine has a first disconnect clutch and between theElectric machine and the drive gear, a second separating clutch are arranged.The starting of the internal combustion engine takes place from the pure electrical operationout by closingthe first clutch so far either at open second clutchaccepting a short - term interruption in power of theVehicle drive or with closed second disconnect underAcceptance of output side torque and speed fluctuations.
    [0008] Esist daher das Problem der vorliegenden Erfindung, ein Verfahrenzur Steuerung des eingangs genannten Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs anzugeben,durch das das Starten des Verbrennungsmotors aus dem reinen Elektrobetriebheraus ohne eine Zugkraftunterbrechung des Fahrzeugantriebs besondersruckarm und komfortabel durchführbarist.Itis therefore the problem of the present invention, a methodfor the control of the aforementioned drive train of a hybrid vehicle,by starting the engine from pure electrical operationout without a traction interruption of the vehicle drive especiallylow back and comfortable to carry outis.
    [0009] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindungmit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die zweite Trennkupplungim Schlupfbetrieb gesteuert wird, dass dann die Schwungmasse mittelsder Elektromaschine zum Aufbau eines Überschuss-Drehimpulses beschleunigt wird, unddass daraufhin der Verbrennungsmotor durch ein Schließen derersten Trennkupplung gestartet wird.TheseTask is inventively in conjunctionsolved with the preamble of claim 1, characterized in that the second separating clutchis controlled in the slip mode that then the flywheel meansthe electric machine is accelerated to build up an excess angular momentum, andthat then the internal combustion engine by closing thefirst disconnect clutch is started.
    [0010] Durchden Schlupfbetrieb der zweiten Trennkupplung wird dort ein festes übertragbaresDrehmoment eingestellt, so dass eine Zugkraftunterbrechung und einstarker Drehmomenteinbruch des Fahrzeugantriebs vermieden wird.Des weiteren werden durch den Schlupfbetriebe ggf. antriebsseitigauftretende Drehmoment- und Drehzahlschwankungen teilweise kompensiertund in ihren Zeitverläufengeglättetund somit in ihrer Auswirkung abgeschwächt. Dann wird vorliegend aberanders, als dies z.B. in der DE 100 31 438 A1 beschrieben ist, wo einestarre Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Elektromaschinebesteht, und der Verbrennungsmotor mittels des Antriebsmomentesder Elektromaschine gestartet wird, zunächst die Schwungmasse mittelsder Elektromaschine zum Aufbau eines Überschuss-Drehimpulses beschleunigt.Hierzu ist im Vergleich zu einem Direktstart des Verbrennungsmotorsein wesentlich geringeres Antriebsmoment der Elektromaschine erforderlich,so dass es bei konstantem Antriebsmoment der Elektromaschine zueiner geringeren Drehmomentabsenkung des Fahrzeugantriebs kommtbzw. füreine Erhöhungdes Antriebsmomentes eine weniger leistungsfähige und damit kompaktere undleichtere Elektromaschine erforderlich ist. Das eigentliche Startendes Verbrennungsmotors erfolgt dann im wesentlichen als sogenannterImpulsstart durch das Schließender ersten Trennkupplung, wodurch der zuvor aufgebaute Überschuss-Drehimpulswieder abgebaut wird, d.h. die Schwungmasse entsprechend verzögert wird.Durch den erfindungsgemäßen Steuerungsablaufergibt sich somit unter Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung desFahrzeugantriebs ein besonders ruckarmer und komfortabler Startvorgangdes Verbrennungsmotors.Due to the slip operation of the second separating clutch, a fixed transmittable torque is set there, so that a traction interruption and a strong torque drop of the vehicle drive is avoided. Furthermore, due to the slip operations, possibly occurring on the drive side torque and speed fluctuations are partially compensated and smoothed in their time courses and thus attenuated in their impact. Then, however, is different in this case, as this example in the DE 100 31 438 A1 is described where there is a rigid connection between the internal combustion engine and the electric machine, and the internal combustion engine is started by means of the drive torque of the electric machine, first accelerates the flywheel by means of the electric machine to build up an excess angular momentum. For this purpose, in comparison to a direct start of the internal combustion engine, a substantially lower drive torque of the electric machine is required, so that there is a lower torque reduction of the vehicle drive at constant drive torque of the electric motor or for a drive torque increase a less powerful and thus more compact and lighter electric machine is required , The actual starting of the engine then takes place essentially as a so-called pulse start by closing the first disconnect clutch, whereby the previously built excess angular momentum is reduced again, ie the flywheel is delayed accordingly. By the control sequence according to the invention thus results in avoiding a traction interruption of the vehicle drive a particularly low-jerk and comfortable starting operation of the engine.
    [0011] VorteilhafteAusgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in denUnteransprüchen2 bis 11 angegeben.advantageousEmbodiments of the method according to the invention are in thedependent claims2 to 11 indicated.
    [0012] Beider Steuerung der zweiten Trennkupplung im Schlupfbetrieb kann sovorgegangen werden, dass diese bis deutlich unter die Schlupfgrenzegeöffnetwird, und dass die Schwungmasse daraufhin durch das daraus resultierende Überschussmoment derElektromaschine beschleunigt wird. Hierzu braucht die Elektromaschinevorteilhaft keine bzw. keine große Leistungsreserve aufzuweisen,da die Beschleunigung der Schwungmasse in diesem Fall im wesentlichendurch das dem Fahrzeugantrieb entzogene Antriebsmoment (Überschussmoment)erfolgt. Das an der zweiten Trennkupplung für den Fahrzeugantrieb in dasFahrgetriebe übertragene Antriebsmomentist dabei zwar geringfügigabgesenkt, eine vollständigeZugkraftunterbrechung wird aber vermieden.atthe control of the second separating clutch in the slip mode can sobe proceeded that these to well below the slip limitopenis, and that the flywheel then by the resulting excess torque of theElectric machine is accelerated. For this the electric machine needsadvantageous to have no or no large power reserve,since the acceleration of the flywheel in this case substantiallyby the drive torque withdrawn from the vehicle drive (excess torque)he follows. The at the second clutch for the vehicle drive in theDrive transmission transmitted torqueis smalllowered, a fullTraction interruption is avoided.
    [0013] Alternativdazu kann die zweite Trennkupplung auch gerade bis an die Schlupfgrenzegeöffnet undauf dem entsprechenden übertragbarenDrehmoment gehalten werden. Die Schwungmasse wird dann durch eineErhöhungdes abgegebenen Drehmomentes der Elektromaschine beschleunigt, was allerdingseine entsprechende Leistungsreserve der Elektromaschine voraussetzt.In diesem Fall wird aber eine Absenkung des an der zweiten Trennkupplungfür denFahrzeugantrieb in das Fahrgetriebe übertragene Antriebsmoment vorteilhaftvermieden.alternativeFor this purpose, the second separating clutch can also straight up to the slip limitopened andon the corresponding transferableTorque be kept. The flywheel is then replaced by aincreaseaccelerates the output torque of the electric machine, which, howeverrequires a corresponding power reserve of the electric machine.In this case, however, a lowering of the at the second separating clutchfor theVehicle drive in the drive gear transmitted drive torque advantageousavoided.
    [0014] DasStarten des Verbrennungsmotors durch den Impulsstart, d.h. durchden Abbau des Überschuss-Drehimpulsesder Schwungmasse, wird bei vorhandener Leistungsreserve der Elektromaschine zweckmäßig durcheine kurzzeitige Erhöhungdes abgegebenen Drehmomentes der Elektromaschine unterstützt.The starting of the internal combustion engine by the pulse start, ie by reducing the excess angular momentum of the flywheel, is expedient for existing power reserve of the electric machine by a brief increase in the output torque of the electric machine supported.
    [0015] Dermittels der Elektromaschine aufgebaute Überschuss-Drehimpuls der Schwungmassewird vorteilhaft so genau wie möglichan den erforderlichen Anlassdrehimpuls des Verbrennungsmotors angepasst.Hierzu wird zweckmäßig z.B.zwischen einem Kaltstart des Verbrennungsmotors mit einem höheren erforderlichenAnlassdrehimpuls und einem Warmstart des Verbrennungsmotors miteinem niedrigeren erforderlichen Anlassdrehimpuls unterschieden.Dies kann praktisch dadurch erfolgen, dass eine Betriebstemperaturdes Verbrennungsmotors ermittelt wird, dass die ermittelte Betriebstemperaturmit einer vorab festgelegten Grenztemperatur verglichen wird, unddass bei einer Unterschreitung der Grenztemperatur durch die Betriebstemperaturein höherer Überschuss-Drehimpulsund bei Erreichen oder Überschreitender Grenztemperatur durch die Betriebstemperatur ein niedrigerer Überschuss-Drehimpulsmittels der Elektromaschine eingestellt wird, bevor die erste Trennkupplungzum Starten des Verbrennungsmotors geschlossen wird.Of thebuilt by the electric machine excess angular momentum of the flywheelwill be as accurate as possibleadapted to the required starting angular momentum of the internal combustion engine.For this purpose, e.g.between a cold start of the internal combustion engine with a higher requiredStarting angular momentum and a warm start of the engine witha lower required cranking angular momentum.This can be done practically by an operating temperatureof the internal combustion engine is determined that the determined operating temperatureis compared with a predetermined limit temperature, andthat falls below the limit temperature by the operating temperaturea higher excess angular momentumand on reaching or crossingthe limit temperature by the operating temperature a lower excess angular momentumis adjusted by means of the electric machine before the first disconnect clutchto start the internal combustion engine is closed.
    [0016] Beieiner Ausbildung des Getriebes als automatisiertes Stufenwechselgetriebe,wie einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) oder einem Doppelkupplungsgetriebe(DKG), bei dem die zweite Trennkupplung durch zwei überschnittenbetätigbare Trennkupplungengebildet wird, wird das Starten des Verbrennungsmotors vorteilhaftunter Nutzung der Schlupfphase der zweiten Trennkupplung in Verbindungmit einem Schaltvorgang des Fahrgetriebes durchgeführt. Hierzukann bei einem vorgesehenen Starten des Verbrennungsmotors ein bevorstehender Schaltvorgangdes Fahrgetriebes zeitlich vorgezogen werden oder ein vorgesehenesStarten des Verbrennungsmotors bis zu einem bevorstehenden Schaltvorgangdes Fahrgetriebes verzögertwerden. Um nach dem Starten des Verbrennungsmotors ein höheres Antriebsmomentdes Verbrennungsmotors nutzen zu können, das bei einer höheren Motordrehzahlanliegt, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Starten des Verbrennungsmotorsmit einem Rückschaltvorgangdes Fahrgetriebes kombiniert wird.atan embodiment of the transmission as an automated step change transmission,such as an automated manual transmission (ASG) or a dual-clutch transmission(DKG), in which the second separating clutch is overlapped by twoactuated disconnect couplingsis formed, the starting of the internal combustion engine is advantageoususing the slip phase of the second disconnect clutch in conjunctionperformed with a switching operation of the drive gear. For thismay be an imminent switching operation at a scheduled start of the enginethe drive gear are preferred in time or a plannedStarting the internal combustion engine until an upcoming shiftdelayed the drive gearbecome. To after starting the engine, a higher drive torqueto use the internal combustion engine, at a higher engine speedis present, it is particularly advantageous when the starting of the internal combustion enginewith a downshiftof the drive gear is combined.
    [0017] WeitereEinzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichenBeschreibung und der beigefügtenZeichnung, die beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung dient.FurtherDetails of the invention will become apparent from the following detailedDescription and attachedDrawing which serves as an example for explaining the invention.
    [0018] Hierzuzeigt:For thisshows:
    [0019] 1 EinenAntriebsstrang eines Hybridfahrzeugs in schematischer Form. 1 A drive train of a hybrid vehicle in a schematic form.
    [0020] Derdem erfindungsgemäßen Verfahrenzu Grunde liegende Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs weist inKraftflussrichtung eine serielle Anordnung eines VerbrennungsmotorsVM, einer als Motor-Starter-Generator ausgebildeten und mit einer SchwungmasseS versehenen Elektromaschine EM, und eines abtriebsseitig mit einemAchsantrieb A verbundenen Fahrgetriebes G auf. Zwischen dem VerbrennungsmotorVM und der Elektromaschine EM ist eine erste steuerbare Reib-TrennkupplungK1 angeordnet, die als Starterkupplung vorgesehen ist. Zwischender Elektromaschine EM und dem Fahrgetriebe G befindet sich einezweite steuerbare Reib-Trennkupplung K2, die primär als Anfahr-und Schaltkupplung dient.Of thethe method according to the inventionunderlying powertrain of a hybrid vehicle has inForce flow direction, a serial arrangement of an internal combustion engineVM, one designed as a motor starter generator and with a flywheelS provided electric machine EM, and one output side with aFinal drive A connected drive gear G on. Between the combustion engineVM and the electric machine EM is a first controllable friction-separating clutchK1 arranged, which is provided as a starter clutch. Betweenthe electric machine EM and the driving gear G is asecond controllable frictional separating clutch K2, which serves primarily as a startingand clutch is used.
    [0021] Beireinem Elektrobetrieb, d.h. bei geöffneter erster TrennkupplungK1, stillstehendem Verbrennungsmotor VM, geschlossener zweiter TrennkupplungK2, und einem Kraftfluss nur von der Elektromaschine EM in das FahrgetriebeG bzw. in den Achsantrieb A, soll unter bestimmten Betriebsbedingungen,z.B. bei einem stärkerenBeschleunigungswunsch des Fahrers, bei der Überschreitung einer vorab festgelegtenGrenzgeschwindigkeit, oder bei einem nahezu leeren elektrischenEnergiespeicher, der Verbrennungsmotor gestartet werden. Hierzuist erfindungsgemäß vorgesehen,dass zunächstdie zweite Trennkupplung in den Schlupfbetrieb gebracht bzw. beieiner dauerschlupfgesteuerten Trennkupplung im Schlupfbetrieb gehaltenwird. Dabei kann in einer ersten Verfahrensvariante die zweite Trennkupplungsoweit geöffnetwerden, dass gegenüber demzuvor übertragenenDrehmoment nun ein kleineres Antriebsmoment auf das FahrgetriebeG und den Achsantrieb A übertragenwird. Dadurch ergibt sich in der Elektromaschine EM ein Überschussmoment,durch das die fest mit dem Rotor der Elektromaschine EM verbundeneSchwungmasse S beschleunigt wird. Hierdurch wird an der SchwungmasseS ein Überschuss-DrehimpulsJS·Δn aufgebaut (mitJS = Massenträgheitsmoment der SchwungmasseS, Δn =n2 – n1, n1 = Anfangsdrehzahlvon EM und S zu Beginn der Beschleunigung, n2 =Enddrehzahl von EM und S zum Ende der Beschleunigung), der nachfolgenddurch Schließender ersten Trennkupplung K1 wieder abgebaut und in einem sogenannten Impulsstartzum Starten des Verbrennungsmotors VM verwendet wird. In einer zweitenVerfahrensvariante wird die zweite Trennkupplung K2 gerade bis an dieSchlupfgrenze geöffnet,d.h. das durch die zweite Trennkupplung K2 übertragbare Drehmoment entsprichtin etwa dem zuvor übertragenenAntriebsmoment. Hierdurch wird gegenüber der ersten Verfahrensvariantevorteilhaft eine Absenkung des das Fahrzeug antreibenden Antriebsmomentesvermieden. Jedoch ist in diesem Fall zum Aufbau eines Überschuss-Drehimpulsesan der Schwungscheibe S, d.h. zur Erhöhung der Drehzahl der ElektromaschineEM, eine Erhöhungdes erzeugten Drehmomentes der Elektromaschine EM erforderlich,wozu diese eine ausreichende Leistungsreserve aufweisen und entsprechendangesteuert werden muss.In pure electric operation, ie with open first clutch K1, stationary internal combustion engine VM, closed second clutch K2, and a power flow only from the electric machine EM in the drive G or in the final drive A, under certain operating conditions, eg in a stronger acceleration request of Driver, when exceeding a predetermined limit speed, or at a nearly empty electrical energy storage, the internal combustion engine are started. For this purpose, the invention provides that initially the second separating clutch is brought into slip operation or held in a permanent slip-controlled separating clutch in the slip mode. In this case, in a first variant of the method, the second separating clutch can be opened so far that compared to the previously transmitted torque now a smaller driving torque is transmitted to the driving gear G and the final drive A. This results in the electric machine EM an excess torque, through which the flywheel mass S firmly connected to the rotor of the electric machine EM is accelerated. As a result, an excess angular momentum J S · Δn is built up on the flywheel mass S (with J S = mass moment of inertia of the flywheel mass S, Δn = n 2 -n 1 , n 1 = initial speed of EM and S at the beginning of the acceleration, n 2 = final speed EM and S at the end of the acceleration), which is subsequently degraded again by closing the first separating clutch K1 and used in a so-called pulse start for starting the internal combustion engine VM. In a second variant of the method, the second separating clutch K2 is opened straight up to the slip limit, ie the torque which can be transmitted by the second separating clutch K2 corresponds approximately to the previously transmitted drive torque. As a result, a reduction of the drive torque driving the vehicle is advantageously avoided compared with the first method variant. However, in this case, to build up an excess angular momentum on the flywheel S, ie to increase the rotational speed of the electric machine EM, an increase in the generated torque of the electric machine EM is required, for which they have a sufficient power reserve and must be controlled accordingly.
    [0022] Gegenüber bekanntenVerfahren zur Steuerung eines entsprechenden Startvorgangs des VerbrennungsmotorsVM wird erfindungsgemäß mit beidenVerfahrensvarianten in jedem Fall eine Unterbrechung des Kraftflusseszu dem Achsantrieb A und zumindest ein starker Einbruch des an derzweiten Trennkupplung K2 übertragenenAntriebsmomentes vermieden. Durch den schlupfenden Betrieb der zweitenTrennkupplung K2 werden auch ggf. antriebsseitig auftretende Drehzahl-und Drehmomentschwankungen ausgeglichen oder zumindest stark abgeschwächt. Ebenfallskann bei Anwendung des vorliegenden Verfahrens auf eine Überdimensionierungder Elektromaschine EM, wie sie für das Starten des VerbrennungsmotorsVM mit reiner Elektrokraft erforderlich ist, verzichtet und damitBauraum und Gewicht eingespart werden.Opposite knownMethod for controlling a corresponding starting operation of the internal combustion engineVM according to the invention with bothProcess variants in each case an interruption of the power flowto the final drive A and at least a strong slump in the atsecond separating clutch K2 transmittedDrive torque avoided. By the slipping operation of the secondDisconnect clutch K2 will also be used on the drive side if necessary.and torque fluctuations balanced or at least greatly attenuated. Alsomay be overdimensioned using the present methodthe electric machine EM, as used for starting the internal combustion engineVM with pure electric power is required, waived and thusSpace and weight can be saved.
    [0023] Durcheine möglichstgenaue Anpassung des durch die Elektromaschine EM an der SchwungmasseS aufgebauten Überschuss-Drehimpulsesan den Betriebszustand des Verbrennungsmotors VM, insbesondere durchdie Unterscheidung zwischen einem Kaltstart mit einem höheren erforderlichenAnlassdrehimpuls und einem Warmstart mit einem niedrigeren erforderlichenAnlassdrehimpuls, kann der gesamte Startvorgang beschleunigt undder Fahrkomfort gesteigert werden. Mit dem gleichen Ziel kann dasStarten des Verbrennungsmotors VM auch bei Verwendung eines Stufenwechselgetriebesals Fahrgetriebe G vorteilhaft mit einem Schaltvorgang des FahrgetriebesG unter Nutzung der entsprechenden Schlupfphase der zweiten TrennkupplungK2 kombiniert werden, wozu das Fahrgetriebe G allerdings automatisiertsteuerbar sein sollte. Des weiteren kann ein höheres Antriebsmoment des gestartetenVerbrennungsmotors VM genutzt werden, wenn das vorhergehende Startendes Verbrennungsmotors VM in Verbindung mit einem Rückschaltvorgang desFahrgetriebes G erfolgt.Byone possibleexact adaptation of the by the electric machine EM to the flywheelS constructed surplus angular momentumto the operating state of the internal combustion engine VM, in particular bythe distinction between a cold start with a higher requiredCranking momentum and a warm start with a lower requiredStarting angular momentum, the entire starting process can be accelerated andthe ride comfort can be increased. With the same goal can thatStarting the engine VM even when using a step change gearboxas a driving gear G advantageous with a switching operation of the drive gearG using the corresponding slip phase of the second separating clutchK2 are combined, to which the driving gear G automates howevershould be controllable. Furthermore, a higher drive torque of the startedInternal combustion engine VM can be used when the previous startingof the internal combustion engine VM in conjunction with a downshifting of theFahrgetriebes G takes place.
    [0024] UnterSchwungmasse S soll hier sowohl die Schwungmasse eines zusätzlichenmit dem Rotor der Elektromaschine EM verbundenen Bauteils unter Einbeziehungder Schwungmasse rotierender Teile als auch die Schwungmasse derrotierenden Teile allein verstanden werden. Das heißt, insbesonderebei Verwendung einer größeren ElektromaschineEM, könnenallein die rotierenden Teile der Elektromaschine EM zuzüglich dermit diesen verbundenen Kupplungsteile ein ausreichendes MassenträgheitsmomentJS fürden Verbrennungsmotorstart aufweisen, so dass keine weitere Schwungmassebzw. Schwungscheibe als zusätzlichesBauteil benötigt wird.Under flywheel S is here both the flywheel of an additional connected to the rotor of the electric machine EM component including the flywheel rotating parts and the flywheel of the rotating parts to be understood alone. That is, especially when using a larger electric machine EM, only the rotating parts of the electric machine EM plus the associated with these coupling parts have a sufficient moment of inertia J S for the engine start, so that no further flywheel or flywheel is required as an additional component.
    AA Achsantriebfinal drive EMEM Elektromaschineelectric machine GG FahrgetriebeTravel gear JS J SMassenträgheitsmomentvon SMoment of inertiafrom S. K1K1 ersteTrennkupplungfirstseparating clutch K2K2 zweiteTrennkupplungsecondseparating clutch n1 n 1Anfangsdrehzahlvon SInitial speedfrom S. n2 n 2Enddrehzahlvon SFinal speedfrom S. SS SchwungmasseInertia TG T GGrenztemperaturvon VMlimit temperaturefrom VM TB T BBetriebstemperaturvon VMoperating temperaturfrom VM VMVM Verbrennungsmotorinternal combustion engine Δn.DELTA.n Drehzahldifferenzvon S (Δn= n2 – n1)Speed difference of S (Δn = n 2 -n 1 )
    权利要求:
    Claims (11)
    [1]
    Verfahren zur Steuerung des Antriebsstrangs einesHybridfahrzeugs, das einen Parallel-Hybridantrieb mit einer seriellenAnordnung eines Verbrennungsmotors VM, einer als Motor-Starter-Generator ausgebildetenund mit einer Schwungmasse S versehenen Elektromaschine EM, undeines abtriebsseitig mit einem Achsantrieb A verbundenen Fahrgetriebes Gaufweist, bei dem zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der ElektromaschineEM eine erste steuerbare Reib-Trennkupplung K1 und zwischen derElektromaschine EM und dem Fahrgetriebe G eine zweite steuerbareReib-Trennkupplung K2 angeordnet sind, wobei der VerbrennungsmotorVM aus dem reinen Elektrobetrieb heraus mittels der ElektromaschineEM gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiteTrennkupplung K2 im Schlupfbetrieb gesteuert wird, dass dann die SchwungmasseS mittels der Elektromaschine EM zum Aufbau eines Überschuss-Drehimpulses JS·Δn beschleunigtwird, und dass daraufhin der Verbrennungsmotor VM durch ein Schließen derersten Trennkupplung K1 gestartet wird.Method for controlling the drive train of a hybrid vehicle having a parallel hybrid drive with a serial arrangement of an internal combustion engine VM, an electric motor EM designed as a motor starter generator and provided with a flywheel mass S, and a drive gear G connected on the output side with an axle drive A, in which between the internal combustion engine VM and the electric machine EM a first controllable frictional separating clutch K1 and between the electric machine EM and the driving gear G, a second controllable friction clutch K2 are arranged, wherein the engine VM started from the pure electric operation out by means of the electric machine EM is characterized in that the second separating clutch K2 is controlled in the slip mode, that then the flywheel mass S is accelerated by means of the electric machine EM to build up an excess angular momentum J S · Δn, and that then the internal combustion engine VM by closing the first n separating clutch K1 is started.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die zweite Trennkupplung K2 bis deutlich unter die Schlupfgrenzegeöffnetwird, und dass die Schwungmasse S durch das daraus resultierende Überschussmomentder Elektromaschine EM beschleunigt wird.Method according to claim 1, characterized in thatthat the second clutch K2 to well below the slip limitopenis, and that the inertia S by the resulting surplus momentthe electric machine EM is accelerated.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die zweite Trennkupplung K2 gerade bis an die Schlupfgrenzegeöffnetund auf dem entsprechenden übertragbarenDrehmoment gehalten wird, und dass die Schwungmasse S durch eineErhöhungdes abgegebenen Drehmomentes der Elektromaschine EM beschleunigtwird.Method according to claim 1, characterized in thatthat the second separating clutch K2 straight up to the slip limitopenand on the corresponding transferableTorque is maintained, and that the flywheel S by aincreasethe output torque of the electric machine EM acceleratesbecomes.
    [4]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Starten des Verbrennungsmotors VM durch eine Erhöhung desabgegebenen Drehmomentes der Elektromaschine EM unterstützt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the starting of the internal combustion engine VM by increasing the output torque of the electric machine EM is supported.
    [5]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass der mittels der Elektromaschine EM aufgebaute Überschuss-Drehimpuls JS·Δn der SchwungmasseS an den erforderlichen Anlassdrehimpuls des VerbrennungsmotorsVM angepasst wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the built-up by means of the electric machine EM excess angular momentum J S · Δn of the flywheel mass S is adapted to the required starting angular momentum of the internal combustion engine VM.
    [6]
    Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass zwischen einem Kaltstart des Verbrennungsmotors VM mit einemhöherenerforderlichen Anlassdrehimpuls und einem Warmstart des VerbrennungsmotorsVM mit einem niedrigeren erforderlichen Anlassdrehimpuls unterschiedenwird.Method according to claim 5, characterized in thatthat between a cold start of the internal combustion engine VM with ahigherrequired starting angular momentum and a warm start of the internal combustion engineVM with a lower required cranking angular momentumbecomes.
    [7]
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass eine Betriebstemperatur TB des VerbrennungsmotorsVM ermittelt wird, dass die ermittelte Betriebstemperatur TB mit einer vorab festgelegten GrenztemperaturTG verglichen wird, und dass bei einer Unterschreitungder Grenztemperatur TG durch die BetriebstemperaturTB ein höherer Überschuss-DrehimpulsJS·Δn und beiErreichen oder Überschreitender Grenztemperatur TG durch die BetriebstemperaturTB ein niedrigerer Überschuss-Drehimpuls JS·Δn mittelsder Elektromaschine EM eingestellt wird, bevor die erste TrennkupplungK1 zum Starten des Verbrennungsmotors VM geschlossen wird.A method according to claim 6, characterized in that an operating temperature T B of the internal combustion engine VM is determined that the determined operating temperature T B is compared with a predetermined limit temperature T G , and that falls below the limit temperature T G by the operating temperature T B a higher surplus angular momentum J S · Δn and on reaching or exceeding the limit temperature T G by the operating temperature T B, a lower excess angular momentum J S · Δn is set by means of the electric machine EM, before the first clutch K1 for starting the engine VM is closed ,
    [8]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass bei einer Ausbildung des Fahrgetriebes G als automatisiertesStufenwechselgetriebe das Starten des Verbrennungsmotors VM unterNutzung der Schlupfphase der zweiten Trennkupplung K2 in Verbindungmit einem Schaltvorgang des Fahrgetriebes G erfolgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterizedthat in an embodiment of the transmission G as an automatedVariable speed gearbox starting the engine VM underUse of the slip phase of the second separating clutch K2 in conjunctiontakes place with a switching operation of the drive gear G.
    [9]
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass bei einem vorgesehenen Starten des Verbrennungsmotors VM einbevorstehender Schaltvorgang des Fahrgetriebes G zeitlich vorgezogen wird.Method according to claim 8, characterized in thatthat at a scheduled start of the engine VM aupcoming shift of the transmission G is brought forward in time.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass ein vorgesehenes Starten des Verbrennungsmotors VM bis zu einembevorstehenden Schaltvorgang des Fahrgetriebes G verzögert wird.Method according to claim 8, characterized in thatthat an intended start of the internal combustion engine VM up to aimminent switching operation of the transmission G is delayed.
    [11]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass das Starten des Verbrennungsmotors VM zur anschließenden Nutzungeines höherenAntriebsmomentes des Verbrennungsmotors VM mit einem Rückschaltvorgangdes Fahrgetriebes G kombiniert wird.Method according to one of claims 8 to 10, characterizedthat the starting of the internal combustion engine VM for subsequent usea higher oneDrive torque of the internal combustion engine VM with a downshiftof the drive gear G is combined.
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    同族专利:
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