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DE102006063054B3 - Verfahren zum Betreiben eines Parallelhybridantriebsstranges eines Fahrzeuges mit mehreren Antriebsaggregaten - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Parallelhybridantriebsstranges eines Fahrzeuges mit mehreren Antriebsaggregaten Download PDF

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DE102006063054B3
DE102006063054B3 DE102006063054.8A DE102006063054A DE102006063054B3 DE 102006063054 B3 DE102006063054 B3 DE 102006063054B3 DE 102006063054 A DE102006063054 A DE 102006063054A DE 102006063054 B3 DE102006063054 B3 DE 102006063054B3
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combustion engine
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Ralf Dreibholz
Alexander Banerjee
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Parallelhybridantriebsstranges (1) eines Fahrzeuges (19) mit mehreren Antriebsaggregaten (2, 3) und mit einem Abtrieb (5), wobei jeweils wenigstens eine Verbrennungsmaschine (2) und eine elektrische Maschine (3) vorgesehen sind und die wenigstens eine elektrische Maschine (3) im Leistungsstrang zwischen dem Abtrieb (5) und der wenigstens einen Verbrennungsmaschine (2) angeordnet ist und zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) ein reibschlüssiges Schaltelement (7) angeordnet ist, während zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) ein hydrodynamischer Drehmomentwandler (8A) mit einer Wandlerüberbrückungskupplung (8B) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dasszum Anfahren des Fahrzeugs (19) zunächst ausschließlich von der elektrischen Maschine (3) ein Antriebsmoment bereitgestellt wird, wobei das von der elektrischen Maschine (3) bereitgestellte Antriebsmoment schlupffrei von der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) in Richtung auf den Abtrieb (5) geführt wird,und nachfolgend die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) in Schlupf gebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Parallelhybridantriebsstranges eines Fahrzeuges mit mehreren Antriebsaggregaten gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Aus der Praxis bekannte Parallelhybridantriebsstränge von Fahrzeugen sind üblicherweise zwischen einem Verbrennungsmotor und dem Abtrieb des Fahrzeuges mit einem als reibschlüssige Kupplung ausgeführten Anfahrelement ausgeführt, um das Fahrzeug über die Verbrennungsmaschine in an sich bekannter Art und Weise anfahren zu können, wobei das Anfahrelement während des Anfahrvorganges zunächst schlupfend betrieben wird. Ist ein Fahrzeug, wie ein Hybridfahrzeug, mit einem als elektrische Maschine ausgebildeten Antriebsaggregat ausgeführt, ist der gesteuerte und geregelte Schlupfbetrieb des Anfahrelementes bei einem lediglich über die elektrische Maschine realisierten Anfahrvorgang des Fahrzeuges nicht erforderlich, da elektrische Maschinen im Gegensatz zu herkömmlichen Verbrennungsmaschinen keine Mindestdrehzahl aufweisen.
  • Ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges und ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges, der mit einem reibschlüssigen Anfahrelement ausgeführt ist, ist aus der DE 10 2004 002 061 A1 bekannt. Dabei ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges mit einer Verbrennungsmaschine, mit einer elektrischen Maschine, mit einem zwischen der elektrischen Maschine und einem Abtrieb in einem Kraftfluss des Antriebsstranges angeordneten und mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit ausgeführten Schaltelement und einer zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine angeordneten Kupplungseinrichtung, über die die elektrische Maschine und die Verbrennungsmaschine in Wirkverbindung bringbar sind, ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges derart betreibbar, dass ein Übergang von einem Antrieb des Hybridfahrzeuges durch die elektrische Maschine zu einem Parallelantrieb des Hybridfahrzeuges über die elektrische Maschine und die Verbrennungsmaschine oder zu einem reinen verbrennungsmaschinenseitigen Antrieb des Hybridfahrzeuges sowie ein Startvorgang der Verbrennungsmaschine über die elektrische Maschine ohne für einen Fahrer des Hybridfahrzeuges merkbare antriebsstrangseitige Reaktionsmomente durchführbar ist.
  • Dazu wird im Betrieb des Antriebsstranges die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine derart eingestellt, dass am Abtrieb des Antriebsstranges ein von einem Startvorgang der Brennkraftmaschine unabhängiges Drehmoment anliegt, wobei Drehmomentänderungen am Abtrieb, die aufgrund des Startens der Brennkraftmaschine auftreten, vorzugsweise durch einen Schlupfbetrieb des Schaltelementes vermieden werden.
  • Bei dem Verfahren wird die Drehzahl der elektrischen Maschine während der Startphase der Brennkraftmaschine auf einen Drehzahlwert angehoben, zu dem gewährleistet ist, dass das Schaltelement zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb des Antriebsstranges während des gesamten Startvorganges der Brennkraftmaschine in einem Schlupfbetrieb gehalten wird. Der Drehzahlwert wird über einen in die Motorsteuerung und/oder in die Getriebesteuerung und/oder in einen übergeordneten Momentenmanager implementierten Algorithmus berechnet.
  • Zusätzlich sind aus der Praxis Antriebsstränge von Fahrzeugen mit jeweils Mindestbetriebsdrehzahlen aufweisenden Verbrennungsmotoren bekannt, welche zur Realisierung eines verbrennungsmaschinenseitigen Anfahrvorganges des Fahrzeuges mit einem als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildeten Anfahrelement ausgeführt sind. Beispielsweise offenbart die
  • DE 101 58 536 A1 einen Kraftfahrzeugantrieb mit einem Verbrennungsmotor, einem Schwungrad, eine schaltbare Haupt-Kupplung, eine elektrische Maschine, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer von einer Steuereinrichtung steuerbaren Überbrückungskupplung ein Automatgetriebe, ein Differenzialgetriebe und angetriebene Fahrzeugräder.
  • Die DE 44 03 597 A1 beschreibt ein Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit Drehmomentwandler samt Überbrückungskupplung. Zur Steuerung der Ausgangsleistung wird ein Sollwert für das Abtriebsmoment der Antriebseinheit vorgegeben, welcher durch entsprechende Einstellung des Antriebsmotor-Drehmoments unabhängig vom Zustand des Antriebstrangs eingehalten wird.
  • Die DE 100 23 053 A1 beschreibt ein Steuersystem für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit Drehmomentwandler. Darin wird vorgeschlagen, die Anfahrleistung des Kraftfahrzeugs über eine im Getriebe angeordnete schlupfende Kupplung oder Bremse zu regeln, wobei die Kenngrößen des Drehmomentwandlers berücksichtigt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Parallelhybridantriebsstranges eines Fahrzeuges, der mit einem als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgeführten Anfahrelement ausgeführt ist, zur Verfügung zu stellen, durch dessen Anwendung ein Parallelhybridantriebsstrang über seinen gesamten Betriebsbereich, insbesondere während eines Anfahrvorgangs, in einem einen hohen Fahrkomfort gewährleistenden Umfang betreibbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Anfahren des Fahrzeugs zunächst ausschließlich von der elektrischen Maschine ein Antriebsmoment bereitgestellt, wobei das ausschließlich von der elektrischen Maschine bereitgestellte Antriebsmomentschlupffrei von der Wandlerüberbrückungskupplung in Richtung auf den Abtrieb geführt wird. Nachfolgend wird die Wandlerüberbrückungskupplung in Schlupf gebracht.
  • Weitere Details dieses Anfahrvorgangs ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen 2 bis 11 und aus der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere Beschreibung zu 5.
  • Das am Abtrieb anzulegende Sollabtriebsmoment steht vorzugsweise in Abhängigkeit eines Schlupfes des hydrodynamischen Drehmomentwandlers.
  • Vorzugsweise wird zur Darstellung des am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmomentes ein von wenigstens einem der Antriebsaggregate zu erzeugendes Sollantriebsmoment in Abhängigkeit des angeforderten Sollabtriebsmomentes, einer Ist-Turbinendrehzahl des hydrodynamischen Drehmomentwandlers oder einer dazu äquivalenten Drehzahlgröße des Parallelantriebsstranges und der Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine über eine inverse Wandlerkennung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers bestimmt. Dadurch wird erreicht, dass bei der Darstellung des angeforderten Sollabtriebsmomentes am Abtrieb das von einem Antriebsaggregat des Parallelhybridantriebsstranges oder gleichzeitig von mehreren Antriebsaggregaten des Parallelhybridantriebsstranges zu erzeugende Sollantriebsmoment in Abhängigkeit vom Wandlerschlupf, d. h. in Abhängigkeit der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers bestimmt wird. Das bedeutet, dass das Sollantriebsmoment des Antriebsaggregates oder der Antriebsaggregate des Parallelhybridantriebsstranges in Abhängigkeit des angeforderten bzw. am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmomentes und einer messtechnisch ermittelten Drehzahl des Abtriebs des Parallelhybridantriebsstranges oder einer hierzu äquivalenten Drehzahlgröße des Parallelhybridantriebsstranges bestimmt wird.
  • Vorzugsweise wird zur Bestimmung des Sollantriebsmomentes eine Sollantriebsdrehzahl der elektrischen Maschine oder eine hierzu äquivalente Drehzahlgröße des Parallelhybridantriebsstranges über die inverse Wandlerkennung in Abhängigkeit des angeforderten Sollabtriebmomentes ermittelt, die zur Berechnung einer Regelabweichung zwischen der Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine oder der dazu äquivalenten Ist-Drehzahlgröße des Parallelhybridantriebsstranges und der Sollantriebsdrehzahl der elektrischen Maschine oder der dazu äquivalenten Drehzahlgröße des Parallelhybridantriebsstranges herangezogen wird. Insbesondere wird die Regelabweichung der Antriebsdrehzahl der elektrischen Maschine oder der dazu äquivalenten Drehzahlgröße des Parallelhybridantriebsstranges einer Regeleinrichtung als Eingangswert zugeführt, dessen Ausgangswert den Regelanteil des Sollantriebsmomentes darstellt. Insbesondere wird zur Bestimmung des Sollantriebsmomentes ein Sollpumpenmoment des Drehmomentwandlers oder ein hierzu äquivalentes Drehmoment über die inverse Wandlerkennung in Abhängigkeit des angeforderten Sollabtriebsmomentes ermittelt, welches einen Steueranteil des zu bestimmenden Sollantriebsmomentes darstellt und zu dem Regelanteil des zu bestimmenden Sollantriebsmomentes addiert wird.
  • Vorzugsweise wird das wenigstens über eines der Antriebsaggregate erzeugte Sollantriebsmoment zusätzlich in Abhängigkeit weiterer Betriebszustandsparameter des Parallelhybridantriebsstranges gesteuert eingestellt, die Störgrößen der Regelung der elektrischen Maschine darstellen.
  • Vorzugsweise wird das Sollantriebsmoment bei Vorliegen des zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine angeordneten Schaltelementes mit einer Übertragungsfähigkeit, bei der im wesentlichen kein Drehmoment über das Schaltelement führbar ist, und/oder bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine im Wesentlichen von der elektrischen Maschine erzeugt, wobei die Verbrennungsmaschine bei Vorliegen einer Anforderung zum Erzeugen eines verbrennungsmaschinenseitigen Antriebsmomentes durch Veränderung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes an den Parallelhybridantriebsstrang angebunden wird.
  • Vorzugsweise wird die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes bei Vorliegen einer Anforderung zum Zuschalten der Verbrennungsmaschine auf den für die Zuschaltung der Verbrennungsmaschine erforderlichen Wert eingestellt, wobei die abgeschaltete Verbrennungsmaschine mit steigender Übertragungsfähigkeit des zweiten Schaltelementes zunehmend von der elektrischen Maschine angetrieben wird und das daraus resultierende sowie dem Antriebsmoment der elektrischen Maschine entgegenwirkende Schleppmoment eine Störgröße der Regelung der der elektrischen Maschine darstellt.
  • Insbesondere wird die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes nach einem Zuschalten der Verbrennungsmaschine auf einen die Belastung der elektrischen Maschine in Bezug auf die Belastung der elektrischen Maschine vor dem Zuschalten der Verbrennungsmaschine reduzierenden Wert eingestellt, oder die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes wird nach Ablauf eines vordefinierten Zeitraumes ausgehend von dem für die Zuschaltung der Verbrennungsmaschine erforderlichen Wert auf einen die Belastung der elektrischen Maschine in Bezug auf die Belastung der elektrischen Maschine vor dem Zuschalten der Verbrennungsmaschine reduzierenden Wert eingestellt, oder die Übertragungsfähigkeit des zweiten Schaltelementes wird während des Startvorganges der Verbrennungsmaschine kontinuierlich auf einen Wert eingestellt, zu dem das Schaltelement seine volle Übertragungsfähigkeit aufweist.
  • Vorzugsweise wird die Verbrennungsmaschine während des Startvorganges mittels eines Sollantriebsmomentverlaufes oder eines Sollantriebsdrehzahlverlaufes gesteuert betrieben wird und das Schaltelement bei zugeschalteter Verbrennungsmaschine in einen synchronen Zustand überführt. Die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes kann bei zugeschalteter Verbrennungsmaschine und in synchronem Betriebszustand des Schaltelementes auf einen Wert eingestellt werden, zu dem ein an dem zweiten Schaltelement anliegendes Drehmoment wenigstens schlupffrei übertragen wird.
  • Vorzugsweise erfolgt bei synchronem sowie geschlossenem Schaltelement und bei zugeschalteter Verbrennungsmaschine eine Lastübernahme von der elektrischen Maschine zu der Verbrennungsmaschine.
  • Vorzugsweise wird das Sollantriebsmoment der elektrischen Maschine während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine in Abhängigkeit des am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmomentes, der gesteuerten Vorgabe der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes, der Ist-Turbinen-drehzahl des Drehmomentwandlers und der Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine eingestellt.
  • Vorzugsweise wird das Sollantriebsmoment der elektrischen Maschine während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine bei zugeschalteter Verbrennungsmaschine in Abhängigkeit des am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmomentes, der gesteuerten Vorgabe des Antriebsmomentes der Verbrennungsmaschine, der Ist-Turbinen-drehzahl des Drehmomentwandlers und der Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine eingestellt.
  • Vorzugsweise ist die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung stufenlos einstellbar, wobei es bei einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens vorgesehen ist, dass der Anteil des Sollantriebsmomentes, welcher über die Wandlerüberbrückungskupplung zu führen ist, in Abhängigkeit der Drehzahl des Abtriebs und des am Abtrieb anzulegenden Sollantriebsmomentes eingestellt wird.
  • Vorzugsweise wird der über die Wandlerüberbrückungskupplung zu führende Anteil des Sollantriebsmomentes zu dem in Abhängigkeit der inversen Wandlerkennung ermittelten Sollpumpenmoment des Drehmomentwandlers addiert und die Summe der Drehmomente den Steueranteil des von wenigstens einem der Antriebsaggregate zu erzeugenden Sollantriebsmomentes oder die Summe der Steueranteile des von wenigstens zwei der Antriebsaggregate gemeinsam zu erzeugenden Sollantriebsmomentes darstellt.
  • Vorzugsweise wird die Wandlerüberbrückungskupplung bei Vorliegen des zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine angeordneten Schaltelementes mit einer Übertragungsfähigkeit, bei der im wesentlichen kein Drehmoment über das Schaltelement führbar ist, und bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine sowie bei Vorliegen einer Anforderung zum Zuschalten der Verbrennungsmaschine durch Veränderung seiner Übertragungsfähigkeit und/oder durch Veränderung der Antriebsdrehzahl der elektrischen Maschine in den Schlupfbetrieb überführt, während dem am Abtrieb das Sollabtriebsmoment anliegt.
  • Vorzugsweise wird die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung bei synchronem Schaltelement von dem zu dem am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmoment äquivalenten Wert in Richtung eines vordefinierten Wertes angehoben und in einem Abfrageschritt überprüft, ob ein Schlupf der Wandlerüberbrückungskupplung während eines vordefinierten Zeitraumes unterhalb eines vordefinierten Sollschlupfwertes liegt. Die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung kann bei positivem Abfrageergebnis von dem vordefinierten Wert auf die volle Übertragungsfähigkeit angehoben werden. Die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung kann bei negativem Abfrageergebnis auf dem vordefinierten Wert belassen und nach Ablauf eines Überwachungszeitraumes auf die volle Übertragungsfähigkeit angehoben werden. Die Wandlerüberbrückungskupplung kann nach der Lastübernahme von der elektrischen Maschine zur Verbrennungsmaschine im Schlupfbetrieb belassen werden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigt:
    • 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Parallelhybridantriebsstranges mit einem Drehmomentwandler und einer parallel dazu im Parallelhybridantriebsstrang angeordneten Wandlerüberbrückungskupplung;
    • 2 mehrere miteinander korrespondierende Verläufe von Betriebsparametern verschiedener Komponenten des in 1 dargestellten Parallelhybridantriebsstranges, die sich während eines Anfahrvorganges eines mit dem Parallelhybridantriebsstrang gemäß 1 ausgeführten Fahrzeuges bei geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung einstellen;
    • 3 mehrere Verläufe von Betriebsparametern verschiedener Komponenten des Parallelhybridantriebsstranges gemäß 1, die sich während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine bei geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung einstellen;
    • 4 eine 2 entsprechende Darstellung von Verläufen von Betriebsparametern verschiedener Komponenten des Parallelhybridantriebsstranges gemäß 1, die sich während eines Anfahrvorganges bei schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung einstellen;
    • 5 eine 4 entsprechende Darstellung der Verläufe der Betriebsparameter, die sich während eines von dem den Verläufen gemäß 4 zugrunde liegenden Anfahrvorgang abweichenden Anfahrvorganges einstellen;
    • 6 Verläufe von Betriebsparametern verschiedener Komponenten des Parallelhybridantriebsstranges gemäß 1, die sich während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine bei schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung einstellen, der sich an einen der Anfahrvorgänge gemäß 4 oder 5 anschließt;
    • 7 eine 6 entsprechende Darstellung von Betriebsparameterverläufen, die sich während eines von dem den Betriebsparameterverläufen gemäß 6 zugrunde liegenden Startvorgang abweichenden Startvorganges einstellen;
    • 8 eine 6 und 7 entsprechende Darstellung von Betriebsparameterverläufen, welche sich während eines von den den Betriebsparameterverläufen gemäß 6 und 7 zugrunde liegenden Startvorgängen abweichenden Startvorganges einstellen;
    • 9 eine 6 bis 8 entsprechende Darstellung von Betriebsparameterverläufen, welche sich während eines von den den Betriebsparameterverläufen gemäß 6 bis 8 zugrunde liegenden Startvorgängen abweichenden Startvorganges einstellen;
    • 10 ein Blockschaltbild einer Drehzahlreglerstruktur zum Steuern und Regeln eines Sollantriebsmomentes der Antriebsaggregate des Parallelhybridantriebsstranges gemäß 1 in Abhängigkeit eines am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmomentes, einer Ist-Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers und einer Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine während eines normalen Fahrbetriebes eines Fahrzeuges;
    • 11 eine detailliertere Blockschaltbilddarstellung einer in 10 gezeigten Steuer- und Regelvorrichtung ohne eine Sollwertvorgabe für die Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung;
    • 12 eine zweite Ausführungsform der Steuer- und Regelvorrichtung gemäß 10;
    • 13 eine dritte Ausführungsform der Steuer- und Regelvorrichtung gemäß 10 mit einer Sollwertvorgabe für die Wandlerüberbrückungskupplung;
    • 14 eine vierte Ausführungsform der Steuer- und Regelvorrichtung gemäß 10 mit einer Sollwertvorgabe für die Wandlerüberbrückungskupplung;
    • 15 ein Blockschaltbild einer Drehzahlreglerstruktur zum Einstellen eines Sollantriebsmomentes der elektrischen Maschine des Parallelhybridantriebsstranges gemäß 1 in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung und einer Übertragungsfähigkeit eines zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine angeordneten Schaltelementes während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine;
    • 16 eine detaillierte Blockschaltbilddarstellung der in 15 gezeigten Steuer- und Regelvorrichtung ohne Sollwertvorgabe für die Wandlerüberbrückungskupplung; und
    • 17 eine 16 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Steuer- und Regelvorrichtung gemäß 15 mit einer Sollwertvorgabe für die Wandlerüberbrückungskupplung während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine.
  • In 1 ist ein Parallelhybridantriebsstrang 1 eines Fahrzeuges in stark schematisierter Darstellung in Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Der Parallelhybridantriebsstrang umfasst eine Verbrennungsmaschine 2, eine elektrische Maschine 3, ein Getriebe 4 und einen Abtrieb 5. Zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 ist eine Einrichtung 6 zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung sowie ein reibschlüssiges Schaltelement 7 angeordnet.
  • Mittels des Schaltelementes 7 ist eine Wirkverbindung zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 herstellbar, um verschiedene Betriebszustände des Parallelhybridantriebsstranges 1 des Fahrzeuges, wie einen alleinigen Antrieb über die elektrische Maschine 3, einen parallelen Antrieb über die Verbrennungsmaschine 2 und die elektrische Maschine 3 oder einen alleinigen Antrieb über die Verbrennungsmaschine 2 durchführen zu können.
  • Darüber hinaus besteht durch die Anordnung des Schaltelementes 7 zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 die Möglichkeit, die Verbrennungsmaschine 2 erst bei Vorliegen der für einen Startvorgang der Verbrennungsmaschine erforderlichen rotatorischen Energie der elektrischen Maschine 3 über das Schaltelement 7 an die elektrische Maschine 3 derart zu koppeln, dass die Verbrennungsmaschine von der elektrischen Maschine 3 gestartet wird.
  • Zusätzlich ist zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Getriebe 4, welches auf der der Verbrennungsmaschine 2 abgewandten Seite der elektrischen Maschine 3 angeordnet ist, ein einen als so genannten Trilok-Wandler ausgebildeten Drehmomentwandler 8A und eine parallel dazu im Parallelhybridantriebsstrang 1 angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung 8B umfassendes Anfahrelement mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen, über welches die elektrische Maschine 3 mit dem Getriebe 4 und dem Abtrieb 5 in Wirkverbindung steht. Das Getriebe 4 ist vorliegend als herkömmliches Automatgetriebe ausgeführt, über welches verschiedene Übersetzungen darstellbar sind, wobei das Getriebe jedes an sich aus der Praxis bekannte Getriebe sein kann.
  • Auf der dem Anfahrelement 8 abgewandten Seite bzw. getriebeausgangseitig ist das Getriebe 4 über ein Achsdifferential 9 mit Rädern 10 einer Fahrzeugantriebsachse des Parallelhybridantriebsstranges 1 wirkverbunden. Im Bereich der Räder 10 ist ein Teil einer Bremsanlage 11 dargestellt, welche mit einem so genannten Brems-Booster 12 ausgeführt ist. Der Brems-Booster 12 stellt eine Einrichtung dar, mittels welcher die Bremsanlage im Schubbetrieb des Parallelhybridantriebsstranges 1 automatisch zur Darstellung eines Gegenschubmomentes am Abtrieb 5 betätigt wird, wenn ein der elektrischen Maschine 3 zugeordneter elektrischer Speicher 13 durch die generatorisch betriebene elektrische Maschine 3 vollständig beladen ist und durch die elektrische Maschine 3 kein ausreichendes Motorbremsmoment am Abtrieb 5 darstellbar ist. Der elektrische Speicher 13 ist über eine elektrische Steuerung 14 mit der elektrischen Maschine 3, einem Bordnetz 15 sowie einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung 16 verbunden, wobei letztgenannte Getriebesteuereinrichtung 16 zur Steuerung des Getriebes 4 vorgesehen ist. Zur Steuerung der Verbrennungsmaschine 2 ist ein Motorsteuergerät 17 vorgesehen.
  • In 2 sind mehrere Verläufe von Betriebszustandsparametern der Komponenten des in 1 dargestellten Parallelhybridantriebsstranges 1 dargestellt, welche sich während eines Anfahrvorganges des Fahrzeuges einstellen, während dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig geöffnet ist und das Fahrzeug im Wesentlichen lediglich über den hydrodynamischen Drehmomentwandler 8A angefahren wird.
  • Zwischen den in 2 dargestellten Zeitpunkten T_0 und T_5 findet ein Anfahrvorgang bzw. eine Anfahrphase eines Fahrzeuges statt, bei dem das Fahrzeug allein von der elektrischen Maschine 3 angetrieben wird. Ausgehend vom Zeitpunkt T_0, welcher vorliegend jeweils prinzipiell einen Startzeitpunkt eines Gangeinlegens und des Anfahrvorganges charakterisiert, ist im Getriebe 4 zunächst keine Übersetzungsstufe bzw. Anfahrübersetzung eingelegt.
  • Zu einem Zeitpunkt T_1 ist im Getriebe 4 die Anfahrübersetzung eingelegt und es wird eine so genannte Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 3 gestartet und die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 auf einen vordefinierten Wert angehoben und bis zum Zeitpunkt T_2 nur geringfügig weiter gesteigert. Das Anheben der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 führt zu einem damit korrespondierenden Anstieg eines Turbinenmomentes m_t, welches sich aus der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine bzw. aus dem von der elektrischen Maschine 3 abgegebenen Antriebsmoment und der Wandlerkennung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 8A einstellt.
  • Des Weiteren führt das Anheben der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 und der daraus resultierende Anstieg des Turbinenmomentes m_t des Drehmomentwandlers 8A auch zu einem Anstieg der Drehzahl n_ab*i am Getriebeeingang des Getriebes 4, welche prinzipiell der Turbinendrehzahl n_t des Drehmomentwandlers 8A entspricht und kleiner ist als die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 bzw. eines Pumpenrades des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 8A. Dabei entspricht das Bezugszeichen n_ab der Drehzahl am Abtrieb 5 und das Bezugszeichen i einer Gesamtübersetzung, welche sich aus der Getriebegesamtübersetzung des Getriebes 4 und des Achsdifferentials 9 zusammensetzt.
  • Das Anheben der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 und der leichte Anstieg der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 zwischen den Zeitpunkten T_1A und T_2 führt zu einem Aufbau eines Kriechmomentes am Abtrieb 5. Der Schlupf des Drehmomentwandlers 8A ist durch die Abweichung zwischen dem Verlauf der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 und der Drehzahl n_ab*i in 2 grafisch wiedergegeben.
  • Zum Zeitpunkt T_2 erfolgt eine Fahrerwunschvorgabe in Form einer Betätigung eines Leistungsanforderungselementes, wie beispielsweise eines Gaspedals, wodurch die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 in der durch den Verlauf der Drehzahl n_3 dargestellten Art und Weise bis hin zum Zeitpunkt T_5 angehoben wird. Gleichzeitig steigt das Turbinenmoment m_t des Drehmomentwandlers 8A auf einen Drehmomentwert m_t_1 an, bei dem am Abtrieb 5 das vom Fahrer angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll anliegt.
  • Zum Zeitpunkt T_4 ergeht von einer übergeordneten Fahrstrategie eine Anforderung zum Zuschalten der Verbrennungsmaschine 2, welche ein weiteres Anheben der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 bis hin zum Zeitpunkt T_5, der das Ende des den Verläufen der Betriebsparameter zugrunde liegenden Anfahrvorganges darstellt, zur Folge hat. Zum Zeitpunkt T_5 ist der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 für einen elektromaschinenseitigen Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2 vorbereitet, während über den Drehmomentwandler 8A das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll weiterhin am Abtrieb 5 des Parallelhybridantriebsstranges 1 dargestellt wird.
  • Über den Schlupfbetrieb des Drehmomentwandlers 8A wird während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 erreicht, dass durch das Zuschalten der Verbrennungsmaschine 2 verursachte Drehmomentschwankungen im in Bezug auf den Drehmomentwandler 8A verbrennungsmaschinenseitigen Teil des Parallelhybridantriebsstranges 1 im Bereich des Drehmomentwandlers 8A gedämpft und Veränderungen des am Abtrieb anliegenden Abtriebsmomentes durch das Starten der Verbrennungsmaschine 2 vermieden werden.
  • Wie in 3 dargestellt, wird zu einem Zeitpunkt T_5A, der dem Zeitpunkt T_5 zeitlich vorgelagert ist, eine sich aus einer Schnellfüllphase und einer Füllausgleichsphase zusammensetzende und das Schaltelement 7 für eine Zuschaltung vorbereitende Befüllphase des Schaltelementes 7 gestartet, die zum Zeitpunkt T_5 beendet ist. Zum Zeitpunkt T_5 wird der Ansteuerdruck des Schaltelementes 7 und somit dessen Übertragungsfähigkeit m_7 in der in 3 dargestellten Art und Weise auf einen ersten Wert m_7_1 angehoben, wodurch die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 7 ansteigt und die Verbrennungsmaschine 2 durch die elektrische Maschine 3 angetrieben wird. Dadurch wird die Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 zu einem Zeitpunkt T_6 von Null auf eine Startdrehzahl n_2_start angehoben und zu einem Zeitpunkt T_7, zu dem sich der Gradient des Verlaufs der Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 ändert, gestartet.
  • Der erste Wert m_7_1 der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 7 wird zu einem Zeitpunkt T_8 erreicht, anschließend über eine Rampe bis zu einem Zeitpunkt T_9 auf einen zweiten Wert m_7_2 abgesenkt und bis zu einem Zeitpunkt T_10, zu dem die Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 entspricht, auf diesem Wert gehalten. Anschließend wird das nunmehr sich in synchronem Zustand befindliche Schaltelement 7 durch Anheben der Übertragungsfähigkeit m_7 vollständig geschlossen, wodurch die Verbrennungsmaschine 2 drehfest mit der elektrischen Maschine 3 verbunden ist.
  • Die Führung der Übertragungsfähigkeit m_7 des Schaltelementes 7 bewirkt, dass die Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 ab dem Zuschaltzeitpunkt T_7 bis hin zum Zeitpunkt T_9 nur geringfügig über die Startdrehzahl n_2_start angehoben wird und in einem Betriebszustand ohne Drehunförmigkeiten überführt wird. Ausgehend von diesem Betriebszustand wird die Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 mit erheblich steileren Drehzahlgradienten auf die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 geführt, wodurch das Schaltelement 7 wenigstens annähernd in einen schlupffreien Betriebszustand überführt wird. Dadurch kann das Schaltelement 7, ohne antriebsstrangseitige Reaktionsmomente im Parallelhybridantriebsstrang 1 zu erzeugen, über die zwischen den Zeitpunkten T_10 und T_11 vorgesehene Rampe vollständig geschlossen werden. Die Übertragungsfähigkeit m_7 des Schaltelementes 7 wird nach dem Zeitpunkt T_11 auf einem dritten Wert m_7_3 konstant belassen, bei dem das Schaltelement 7 seine volle Übertragungsfähigkeit aufweist.
  • Zu einem Zeitpunkt T_12 wird das Haften des Schaltelementes 7 erkannt. Dabei wird vorliegend unter dem Begriff Haften ein Zustand des Schaltelementes 7 verstanden, zu dem das Schaltelement 7 über einen vordefinierten Zeitraum mit einer Differenzdrehzahl betrieben wird, die kleiner als ein vordefinierter Schwellwert des Schlupfes des Schaltelementes 7 ist.
  • Gleichzeitig wird zum Zeitpunkt T_12 eine Lastübernahmephase von der elektrischen Maschine 3 zu der Verbrennungsmaschine 2 gestartet, wobei ein Antriebsmoment m_3 der elektrischen Maschine 3 in der in 3 zwischen den Zeitpunkten T_12 und T_13 dargestellten Art und Weise abgesenkt wird und ein Antriebsmoment m_2 der Verbrennungsmaschine 2 in dem durch die Zeitpunkte T_13 und T_12 begrenzten Zeitraum angehoben wird. Dadurch wird das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll jederzeit ohne Abweichungen am Abtrieb 5 zur Verfügung gestellt und zum Zeitpunkt T_13 nur noch von dem Antriebsmoment m_2 der Verbrennungsmaschine 2 dargestellt.
  • Die Wandlerüberbrückungskupplung 8B ist sowohl während des den Verläufen gemäß 2 zugrunde liegenden Anfahrvorganges als auch während des den Verläufen gemäß 3 zugrunde liegenden Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 vollständig geöffnet und übt auf die in 2 und 3 dargestellten Verläufe der Betriebsparameter sowie auf die Darstellung des Sollabtriebsmomentes am Abtrieb 5 keinen Einfluss aus.
  • Durch eine gezielte Ansteuerung der Wandlerüberbrückungskupplung 8B besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, den Einfluss der Wandlerkennung während des Betriebes des Parallelhybridantriebsstranges 1 in Abhängigkeit der aktuell eingestellten Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung zu verringern bzw. in vollständig geschlossenem Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung vollständig zu eliminieren.
  • Der sich durch eine zusätzliche Ansteuerung der Wandlerüberbrückungskupplung 8B des Anfahrelementes 8 ergebende Einfluss auf das Betriebsverhalten des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 1 ist während zwei verschiedener Anfahrvorgänge eines Fahrzeuges in 4 und 5 gezeigt. Zusätzlich sind die durch die Ansteuerung der Wandlerüberbrückungskupplung 8B möglichen Einflussnahmen auf das Betriebsverhalten des Parallelhybridantriebsstranges 1 während verschiedener Startvorgänge der Verbrennungsmaschine 2 in 6 bis 9 grafisch dargestellt, und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Wie bei dem in 2 dargestellten Anfahrvorgang werden die den in 4 und 5 dargestellten Verläufen der Betriebsparameter der verschiedenen Komponenten des in 1 dargestellten Parallelhybridantriebsstranges 1 zugrunde liegenden Anfahrvorgänge eines Hybridfahrzeuges zunächst nur mit einem von der elektrischen Maschine 3 erzeugten Sollantriebsmoment durchgeführt. Mit zunehmender Zeit t wird die Verbrennungsmaschine 2 in nachbeschriebener Art und Weise mittels der elektrischen Maschine 3 gestartet und steht anschließend bedarfsweise als weiteres Antriebsaggregat zum Antreiben des Fahrzeuges zur Verfügung.
  • Der den Verläufen der Betriebsparameter gemäß 4 zugrunde liegende Anfahrvorgang unterscheidet sich von dem den Verläufen der Betriebsparameter gemäß 2 zugrunde liegenden Anfahrvorgang dadurch, dass zu einem Zeitpunkt T_1B, der dem Zeitpunkt T_2 zeitlich vorgelagert ist, die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B von einem Wert, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig geöffnet ist, auf einen ersten Zwischenwert m_WK_1 angehoben wird und bis zum Zeitpunkt T_2 konstant auf diesem Wert belassen wird. Damit wird ein in Abhängigkeit der aktuell eingestellten Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B stehender Anteil des von der elektrischen Maschine 3 erzeugten Antriebsmomentes über die Wandlerüberbrückungskupplung 8B in Richtung des Abtriebs 5 geführt, während der andere Teil des von der elektrischen Maschine erzeugten Antriebsmomentes über den hydrodynamischen Drehmomentwandler 8A des Anfahrelementes 8 von der elektrischen Maschine 3 in Richtung des Abtriebs 5 geführt wird.
  • Da der Schlupf im Bereich des Drehmomentwandlers 8A durch die angehobene Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B reduziert ist, nähert sich die Drehzahl n_ab*i am Getriebeeingang des Getriebes 4 zwischen den Zeitpunkten T_1B und T_2 zunehmend der Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 an.
  • Zum Zeitpunkt T_2, zu dem die Fahrerwunschvorgabe für das am Abtrieb 5 anzulegende Sollabtriebsmoment ergeht, wird die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 angehoben, was einen Anstieg des Turbinenmomentes m_t des Drehmomentwandlers 8A bewirkt. Gleichzeitig wird auch die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B auf einen vordefinierten und in Abhängigkeit des angeforderten Sollabtriebsmomentes m_fahr_soll stehenden Zwischenwert m_WK_2 angehoben und konstant auf diesem Wert belassen, so dass sich am Getriebeeingang ein in 4 dargestellter zeitlicher Verlauf der Drehzahl n_ab*i und auch des Getriebeeingangsmomentes m_GE ab dem Zeitpunkt T_2 einstellt. Das Getriebeeingangsmoment m_GE setzt sich bei zugeschalteter Wandlerüberbrückungskupplung 8B aus dem über die Wandlerüberbrückungskupplung 8B geführten Anteil des Sollantriebsmomentes der elektrischen Maschine 3 und des sich aus der Wandlerkennung ergebenden Turbinenmomentes m_t des Drehmomentwandlers 8A zusammen.
  • Zum Zeitpunkt T_4, zu welchem eine Anforderung zum Starten der Verbrennungsmaschine 2 von der übergeordneten Fahrstrategie ausgegeben wird, wird die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 in der in 4 dargestellten Art und Weise über eine Rampe angehoben und mit zunehmender Zeit t stetig angehoben, um den Parallelhybridantriebsstrang 1 für den sich an den den Verläufen der Betriebsparameter der Komponenten des Parallelhybridantriebsstranges 1 zugrunde liegenden Anfahrvorgang anschließenden Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2 derart vorzubereiten, dass durch das Starten der Verbrennungsmaschine 2 am Abtrieb des Fahrzeuges keine abtriebsseitigen Reaktionsmomente auftreten.
  • Die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B wird während des Anfahrvorganges derart eingestellt, dass die Wandlerüberbrückungskupplung 8B schlupfend betrieben wird und am Abtrieb 5 das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment unter Berücksichtigung der Wandlerkennung des Drehmomentwandlers 8A bei in Abhängigkeit der Wandlerkennung und der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B eingestelltem Antriebsmoment der elektrischen Maschine 3 dargestellt wird.
  • Bei dem den in 5 dargestellten Verläufen der Betriebsparameter des Parallelhybridantriebsstranges 1 zugrunde liegenden Anfahrvorgang wird die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B zum Zeitpunkt T_1, zu dem die Anfahrübersetzung im Getriebe 4 eingelegt ist, auf einen dritten Zwischenwert m_WK_3 angehoben, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B im Wesentlichen vollständig geschlossen ist und der Drehmomentwandler 8A von der Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig überbrückt ist. Damit wird das von der elektrischen Maschine 3 erzeugte Antriebsmoment schlupffrei von der Wandlerüberbrückungskupplung 8B ohne jeglichen Einfluss der Wandlerkennung des Drehmomentwandlers 8A in Richtung des Abtriebs 5 geführt, womit am Abtrieb 5 ein Abtriebsmoment bzw. ein Kriechmoment, das ein leichtes Anfahren des Fahrzeuges bewirkt, anliegt.
  • Zum Zeitpunkt T_2, d. h. zum Zeitpunkt, zu dem der Fahrer das Gaspedal betätigt, wird die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B auf einen vierten Zwischenwert m_WK_4 abgesenkt und die Wandlerüberbrückungskupplung 8B in einen Schlupfbetrieb überführt, so dass das von der elektrischen Maschine 3 erzeugte Antriebsmoment auch zu einem gewissen Anteil über den Drehmomentwandler 8A in Richtung des Abtriebs 5 geführt wird.
  • Sowohl am Ende des der Darstellung gemäß 4 als auch des der Darstellung gemäß 5 zugrunde liegenden Anfahrvorganges ist der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 in einem derartigen Umfang für einen sich an die Anfahrvorgänge jeweils anschließenden Startvorgang der Verbrennungsmaschine vorbereitet, dass das Starten der Verbrennungsmaschine 2 am Abtrieb 5 im Wesentlichen keine für den Fahrer des Fahrzeuges spürbare Reaktionsmomente erzeugt, da Drehmomentschwankungen im in Bezug auf das Anfahrelement 8 verbrennungsmaschinenseitigen Teil des Parallelhybridantriebsstranges 1 im Bereich des Anfahrelementes 8 gedämpft werden und Veränderungen des am Abtrieb anliegenden Abtriebsmomentes durch das Starten der Verbrennungsmaschine 2 auf einfache Art und Weise vermieden werden.
  • Dies wird einerseits durch den über seinen gesamten Betriebsbereich einen Schlupf aufweisenden Drehmomentwandler 8A als auch die während des Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 schlupfend betriebene Wandlerüberbrückungskupplung 8B ermöglicht.
  • Bei dem den in 6 dargestellten Verläufen der Betriebsparameter der Komponenten des Parallelhybridantriebsstranges 1 zugrunde liegenden Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 wird das Schaltelement 7 grundsätzlich in derselben Art und Weise wie bei dem Startvorgang gemäß 3 angesteuert. Gleichzeitig wird die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B während des gesamten Startvorganges konstant auf dem vierten Zwischenwert m_WK_4 belassen, um das am Abtrieb 5 anzulegende Sollabtriebsmoment darstellen zu können. Das bedeutet, dass die Wandlerüberbrückungskupplung 8B auch am Ende des Startvorganges gemäß 6, d. h. zum Zeitpunkt T_13, sich nach wie vor in einem Schlupfbetrieb befindet.
  • Während der zwischen den Zeitpunkten T_12 und T_13 ablaufenden Lastübernahmephase von der elektrischen Maschine 3 zu der Verbrennungsmaschine 2 wird das zur Darstellung des am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmomentes ohne Veränderung von den beiden Antriebsaggregaten des Parallelhybridantriebsstranges 1 zu erzeugende Sollantriebsmoment übergangsweise gemeinsam erzeugt, wobei die sich mit dem zeitlichen Verlauf verändernden Anteile des Sollantriebsmomentes der elektrischen Maschine 3 und der Verbrennungsmaschine 2 in 6 durch die jeweiligen Verläufe des Antriebsmomentes m_3 der elektrischen Maschine 3 und des Antriebsmomentes m_2 der Verbrennungsmaschine 2 grafisch dargestellt sind. Nach dem Zeitpunkt T_13 wird das Sollantriebsmoment vorliegend vollständig von der Verbrennungsmaschine 2 erzeugt, während die elektrische Maschine 3 ab dem Zeitpunkt T_13 kein Drehmoment mehr abgibt.
  • Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die elektrische Maschine nach dem Zeitpunkt T_13 weiterhin an der Erzeugung des in Abhängigkeit des angeforderten Sollabtriebsmomentes stehenden Sollantriebsmomentes zu beteiligen oder in einen generatorischen Betrieb überzuführen, während dem der elektrische Speicher 13 des Parallelhybridantriebsstranges 1 aufgrund des verbrennungsmaschinenseitigen Antriebes der Verbrennungsmaschine 2 geladen wird.
  • Grundsätzlich wird die Wandlerüberbrückungskupplung 8B bei allen den Darstellungen in 6 bis 9 zugrunde liegenden Startvorgängen bis zum Zeitpunkt T_12 in Abhängigkeit des fahrerseitig vorgegebenen Sollabtriebsmomentes m_fahr_soll mit Hilfe einer in 10 oder in 15 näher dargestellten Drehzahlreglerstruktur in dem für einen hohen Fahrkomfort erforderlichen Schlupfbetrieb betrieben.
  • Des Weiteren weisen die in 6 bis 9 dargestellten Verläufe der Betriebsparameter der verschiedenen Komponenten des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 1 bis zum Zeitpunkt T_12, zu dem das zweite Schaltelement 7 vollständig geschlossen ist, im Wesentlichen keine Unterschiede auf. Erst nach dem Zeitpunkt T_12 unterscheiden sich die den in 6 bis 9 dargestellten Verläufen jeweils zugrunde liegenden Startvorgänge in der Art und Weise, wie die Wandlerüberbrückungskupplung 8B in einen synchronen Betriebszustand überführt und anschließend vollständig geschlossen wird, sowie in dem Zeitpunkt, zu dem eine Lastübernahme von der elektrischen Maschine 3 zu der Verbrennungsmaschine 2 erfolgt.
  • Bei dem den in 7 dargestellten Verläufen zugrunde liegenden Startvorgang wird die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B zum Zeitpunkt T_12, zu dem ein Haften des Schaltelementes 7 erkannt wird, ausgehend vom zweiten Zwischenwert m_WK_2 in Richtung eines fünften Zwischenwertes m_WK_5 angehoben, wobei der Zwischenwert m_WK_5 der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B zu einem Zeitpunkt T_14 erreicht wird. Der fünfte Zwischenwert m_WK_5 der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B entspricht einem Wert, zudem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B sich im Wesentlichen in einem schlupffreien Betriebszustand befindet und sowohl die Drehzahl n_3 der elektrischen Maschine 3 als auch die Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 der Getriebeeingangsdrehzahl n_ab*i entspricht.
  • Das bedeutet, dass während des von den Zeitpunkten T_12 und T_14 begrenzten Zeitraumes der Schlupf im Bereich der Wandlerüberbrückungskupplung 8B durch Anheben der Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B reduziert wird, wobei die Reduktion des Schlupfes der Wandlerüberbrückungskupplung 8B durch eine zusätzliche Steuerung des von der Verbrennungsmaschine 2 abgegebenen Antriebsmomentes m_2 unterstützt werden kann.
  • Nach dem Zeitpunkt T_14 wird die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B auf dem fünften Zwischenwert m_WK_5 bis zu einem Zeitpunkt T_15 konstant gehalten, wobei zum Zeitpunkt T_15 das Haften der Wandlerüberbrückungskupplung 8B erkannt wird und die Übertragungsfähigkeit m_WK anschließend über eine Rampe, die zu einem Zeitpunkt T_16 endet, auf einen sechsten Zwischenwert m_WK_6 angehoben wird, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig geschlossen ist und ihre volle Übertragungsfähigkeit aufweist.
  • Gleichzeitig wird zum Zeitpunkt T_15 die Lastübernahmephase von der elektrischen Maschine 3 zu der Verbrennungsmaschine 2 gestartet, wobei das Antriebsmoment m_3 der elektrischen Maschine 3 in der in 7 zwischen den Zeitpunkten T_15 und T_13 dargestellten Art und Weise abgesenkt wird und das Antriebsmoment m_2 der Verbrennungsmaschine 2 in dem durch die Zeitpunkte T_15 und T_13 begrenzten Zeitraum gleichzeitig derart angehoben wird, dass das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll während der gesamten Lastübernahmephase unverändert am Abtrieb 5 anliegt und zum Zeitpunkt T_13 vollständig durch die Verbrennungsmaschine 2 dargestellt wird.
  • Der den in 8 dargestellten Verläufen zugrunde liegende Startvorgang unterscheidet sich von dem den in 7 dargestellten Verläufen zugrunde liegenden Startvorgang dahingehend, dass der Zeitpunkt T_15, zu dem ein Haften der Wandlerüberbrückungskupplung 8B erkannt wird, mit dem Zeitpunkt T_14, zu dem die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B den fünften Zwischenwert m_WK_5 erreicht, zusammenfällt, und der schlupffreie Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung 8B sowohl durch eine entsprechende Motorsteuerung der Verbrennungsmaschine 2 als auch durch das Anheben der Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B früher erreicht wird als bei dem Startvorgang gemäß 7. Aus diesem Grund wird die Übertragungsfähigkeit m_WK am Ende der Druckrampe, d. h. zum Zeitpunkt T_15, ohne weitere Haltephase sofort auf den sechsten Zwischenwert m_WK_6 angehoben, wodurch die Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig geschlossen wird und seine volle Übertragungsfähigkeit aufweist, wobei auch bei dem Startvorgang gemäß 8 die Lastübernahmephase zwischen dem Zeitpunkt T_15 und dem Zeitpunkt T_13, zu dem das Verfahren beendet ist, durchgeführt wird.
  • Bei dem 7 zugrunde liegenden Startvorgang wird die Lastübernahmephase bereits zum Zeitpunkt T_12, zu dem das Haften des Schaltelementes 7 erkannt wird und sich die Wandlerüberbrückungskupplung 8B noch im Schlupfbetrieb befindet, gestartet und bei noch schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung 8B abgeschlossen. Das bedeutet, dass der Zeitpunkt T_13 dem Zeitpunkt T_14, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B im Wesentlichen synchron betrieben wird, und dem Zeitpunkt T_15, zu dem die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B vom zweiten Zwischenwert m_WK_2 über eine Druckrampe auf den sechsen Zwischenwert m_WK_6 angehoben wird, zeitlich vorgelagert ist und das Verfahren zu einem Zeitpunkt T_17 beendet ist.
  • In 9 sind nach dem Zeitpunkt T_13, d. h. nach Beendigung der Lastübernahmephase, zwei unterschiedliche Möglichkeiten bezüglich der Ansteuerung der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 8B dargestellt.
  • Bei der ersten Möglichkeit wird die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B auf dem zweiten Zwischenwert m_WK_2 belassen, mit dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B während des Startvorganges betrieben wird. Damit wird die Wandlerüberbrückungskupplung 8B auch nach Beendigung des Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 schlupfend betrieben. Gleichzeitig wird das nunmehr von der Verbrennungsmaschine 2 allein erzeugte Sollantriebsmoment, welches in Abhängigkeit des am Abtrieb 5 anliegenden Sollabtriebsmomentes m_fahr_soll steht, konstant auf den Wert eingestellt, den es am Ende der Lastübernahmephase, d. h. zum Zeitpunkt T_13, erreicht hat. Die Differenz zwischen dem Antriebsmoment m_2 der Verbrennungsmaschine 2 und dem Wert m_GE_1 des Getriebeeingangsmomentes m_GE, welcher äquivalent zu dem Sollabtriebsmoment m_fahr_soll ist, ergibt sich aus der Drehmomentwandlung im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 8A, der sich in dem sich an den Zeitpunkt T_13 anschließenden Fahrbetrieb des Parallelhybridantriebsstranges 1 in einem Betriebszustand befindet, in dem sich im Bereich des Drehmomentwandlers 8A eine entsprechende und an sich bekannte Drehmomenterhöhung des Pumpenmomentes m_p, d. h. des Antriebsmomentes m_2 der Verbrennungsmaschine 2, einstellt.
  • Bei der zweiten Möglichkeit wird die Übertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B nach dem Zeitpunkt T_13 auf einen siebten Zwischenwert m_WK_7 angehoben, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B im Wesentlichen schlupffrei betrieben wird. Gleichzeitig wird das Antriebsmoment m_2 der Verbrennungsmaschine 2 ebenfalls angehoben, da der Einfluss des Drehmomentwandlers 8A bei zunehmend reduziertem Schlupf der Wandlerüberbrückungskupplung 8B abnimmt und die Drehmomenterhöhung im Bereich des Drehmomentwandlers 8A absinkt. Damit wird gewährleistet, dass mit Erreichen des schlupffreien Betriebes der Wandlerüberbrückungskupplung 8B nach wie vor das am Abtrieb 5 anzulegende Sollabtriebsmoment am Abtrieb 5 dargestellt wird. Das bedeutet, dass das Antriebsmoment m_2 der Verbrennungsmaschine 2 zum Zeitpunkt T_14, ab dem die Wandlerüberbrückungskupplung 8B sich in einem schlupffreien Betrieb befindet, dem Wert m_GE_1 des Getriebeeingangsmomentes m_GE entspricht, wobei die Abhängigkeit zwischen dem Sollabtriebsmoment und dem Getriebeeingangsmoment m_GE jeweils durch die Übersetzung des Getriebes 4 und die Übersetzung des Achsdifferentials 9 in an sich bekannter Art und Weise gegeben ist.
  • In 10 ist die Vorgehensweise zum Einstellen eines fahrerseitig angeforderten Sollabtriebsmomentes m_fahr_soll während eines normalen Fahrbetriebes eines Parallelhybridantriebsstranges 1 in Form eines stark schematisierten Blockschaltbildes dargestellt. Das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll stellt neben einer messtechnisch ermittelten Ist-Drehzahl n_3_ist der elektrischen Maschine 3, d. h. der elektromaschinenseitigen Eingangsdrehzahl des Anfahrelementes 8, und einer Ist-Turbinendrehzahl n_t_ist des Drehmomentwandlers 8A, die einer Ausgangsdrehzahl n_8 des Anfahrelementes 8 des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 1 sowie einer getriebeseitigen Ausgangsdrehzahl des Anfahrelementes 8 entspricht, einen Eingangswert einer Steuer- und Regelvorrichtung 18 der Drehzahlreglerstruktur gemäß 10 dar, mittels welcher jeweils Vorgaben für ein Sollantriebsmoment m_2 der Verbrennungsmaschine 2, des Sollantriebsmomentes m_3 der elektrischen Maschine 3 und der Sollübertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B ermittelt werden. Die Sollantriebsmomente m_2 und m_3 der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 sowie die Sollübertragungsfähigkeit m_WK der Wandlerüberbrückungskupplung 8B stellen Ausgangswerte der Steuer- und Regelvorrichtung 18 dar, die dem System Fahrzeug bzw. dem realen Prozess 19 als Sollbetriebsgrößen zugeführt werden.
  • 11 zeigt eine erste Ausführungsform der Steuer- und Regelvorrichtung 18 der in 10 dargestellten Drehzahlreglerstruktur in einer detaillierteren Blockschaltbilddarstellung. Das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll und die messtechnisch ermittelte Ist-Turbinendrehzahl n_t_ist stellen Eingangswerte eines ersten Funktionsblockes 20 der Steuer- und Regelvorrichtung 18 dar, mittels welchem in Abhängigkeit einer inversen Wandlerkennung ein Pumpenmoment m_P des Drehmomentwandlers 8A sowie eine Sollantriebsdrehzahl n_3_soll der elektrischen Maschine 3 bzw. eine elektromaschinenseitige Eingangsdrehzahl des Anfahrelementes 8 bestimmt wird. Zwischen der im Funktionsblock 20 berechneten Sollantriebsdrehzahl n_3_soll der elektrischen Maschine 3 und der gemessenen Ist-Drehzahl n_3_ist der elektrischen Maschine 3 wird eine Regelabweichung bestimmt, welche einer als Proportional-Integral-Regler oder als PID-Regler ausführbaren Reglereinrichtung 21 zugeführt wird, deren Ausgangswert einen Regelanteil des Sollantriebsmomentes m_3 der elektrischen Maschine 3 darstellt. Der Regelanteil des Sollantriebsmomentes m_3 der elektrischen Maschine 3 wird in einem Knotenpunkt 22 zu der in dem Funktionsblock 20 ermittelten Sollvorgabe des Pumpenmomentes m_p, welches eine Steuervorgabe für das Sollantriebsmoment m_3 der elektrischen Maschine 3 darstellt, addiert. Die Summe der Steuervorgabe des Sollantriebsmomentes m_3 der elektrischen Maschine 3 und des Regelanteils des Sollantriebsmoments m_3 der elektrischen Maschine 3 stellt prinzipiell das Gesamte von den Antriebsaggregaten, d. h. die elektrische Maschine 3 und/oder die Verbrennungsmaschine 2, des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 1 zu erzeugende Sollantriebsmoment dar, welches zur Darstellung des am Abtrieb 5 anzulegenden Sollabtriebsmomentes m_fahr_soll erforderlich ist.
  • Prinzipiell besteht die Möglichkeit, dass das Sollantriebsmoment der elektrischen Maschine 3 bei entsprechendem Betriebszustand des Parallelhybridantriebsstranges, d. h. beispielsweise bei einem normalen Fahrbetrieb des Parallelhybridantriebsstranges über die Verbrennungsmaschine 2, von der Verbrennungsmaschine 2 aufgebracht wird, während von der elektrischen Maschine 3 kein Antriebsmoment abgegeben wird. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass die elektrische Maschine 3 zum Laden des elektrischen Speichers 13 generatorisch betrieben wird und ein dem Antriebsmoment der Verbrennungsmaschine 2 entgegenwirkendes Drehmoment in den Parallelhybridantriebsstrang 1 einleitet.
  • Da das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll in verschiedenen Betriebssituationen des Parallelhybridantriebsstranges 1 jeweils lediglich von einem der Antriebsaggregate 2 und 3 alleine oder von beiden Antriebsaggregaten 2 und 3 gemeinsam zur Verfügung gestellt wird, ist ein übergeordnetes Fahrstrategiemodul vorgesehen, mittels dem eine Auswahl des Antriebsaggregates oder der Antriebsaggregate durchgeführt wird, von dem oder von den das Sollantriebsmoment zu erzeugen ist. Die jeweils von der elektrischen Maschine 3 und/oder der Verbrennungsmaschine 2 zu erzeugenden Anteile des ermittelten Sollantriebsmomentes m_3 werden über das Fahrstrategiemodul vorzugsweise nach der Addition des Steueranteils und des Regelanteils des Sollantriebsmomentes m_3 der elektrischen Maschine, d. h. nach dem Knotenpunkt 22 ermittelt. Dazu wird von dem Fahrstrategiemodul ein Aufteilungsverhältnis k ermittelt, welches dem Verhältnis aus dem von der elektrischen Maschine 3 zu erzeugenden Anteils des Sollantriebsmomentes zu dem von der Verbrennungsmaschine 2 zu erzeugenden Anteil des Sollantriebsmomentes entspricht. Anschließend wird die das gesamte Sollantriebsmoment darstellende und im Knotenpunkt 22 aus dem Regelanteil und dem Steueranteil gebildete Summe jeweils mit dem Faktor k oder mit dem Faktor 1-k multipliziert, wobei die Ergebnisse jeweils die von den einzelnen Antriebsaggregaten 2, 3 zu erzeugenden Antriebsmomente darstellen.
  • 12 zeigt eine zweite Ausführungsform der in 10 dargestellten Steuer- und Regelvorrichtung 18. Hier wird das über den Funktionsblock 20 bestimmte Pumpenmoment m_p, welches die Steuervorgabe des Sollantriebsmomentes der Antriebsaggregate 2 und 3 darstellt, vor der Addition zu einem entsprechenden Regelanteil des Sollantriebsmomentes der Antriebsaggregate 2 und 3 über das Fahrstrategiemodul entsprechend dem Aufteilungsverhältnis k aufgeteilt. Die über den Funktionsblock 20 bestimmte Sollantriebsdrehzahl n_3_soll der elektrischen Maschine 3, welche bei geschlossenem Schaltelement 7 der Sollantriebsdrehzahl n_2_soll der Verbrennungsmaschine 2 entspricht, wird wie bei der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 11 zur Bestimmung einer Regelabweichung gegenüber der Ist-Drehzahl n_3_ist der elektrischen Maschine 3, die der Pumpendrehzahl des Drehmomentwandlers 8A bzw. der Eingangsdrehzahl des Anfahrelementes 8 des Parallelhybridantriebsstranges 1 entspricht, verwendet. Anschließend wird die bestimmte Regelabweichung sowohl einer Regeleinrichtung 21A als auch einer Regeleinrichtung 21B zugeführt. Mittels der Regeleinrichtung 21A wird der Regelanteil des von der Verbrennungsmaschine 2 zu erzeugenden Anteils des Sollantriebsmomentes der Antriebsaggregate 2 und 3 des Parallelhybridantriebsstranges 1 ermittelt, der anschließend in einem Knotenpunkt 22A zu dem über das Fahrstrategiemodul bestimmten Anteil an der Steuervorgabe für das Sollantriebsmoment der Antriebsaggregate des Parallelhybridantriebsstranges 1 addiert wird, wobei die Summe den Anteil des Sollantriebsmomentes darstellt, welcher von der Verbrennungsmaschine 2 zu erzeugen ist.
  • Zusätzlich wird die Regelabweichung zwischen der über den Funktionsblock 20 ermittelten Sollantriebsdrehzahl n_3_soll und der Ist-Drehzahl n_3_ist der elektrischen Maschine 3 der zweiten Regeleinrichtung 21B als Eingangsgröße zugeführt, wobei über letztgenannte Regeleinrichtung 21B der Regelanteil des über die elektrische Maschine 3 zu erzeugenden Anteils des von den Antriebsaggregaten 2 und 3 des Parallelhybridantriebsstranges 1 zu erzeugenden Sollantriebsmomentes bestimmt wird. Der über die Regeleinrichtung 21B bestimmte Regelanteil wird zu dem über das Fahrstrategiemodul ermittelten Steueranteil im Knotenpunkt 22B addiert, wobei die Summe aus dem Regelanteil der Regeleinrichtung 21B und des Steueranteils den von der elektrischen Maschine 3 zu erzeugenden Anteil des gesamten Sollantriebsmomentes darstellt.
  • Sowohl bei der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 11 als auch bei der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 12 ist die Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig geöffnet, so dass das von der elektrischen Maschine 3 und/oder von der elektrischen Maschine 3 erzeugte Sollantriebsmoment vollständig über den hydrodynamischen Drehmomentwandler 8A in Richtung des Abtriebes 5 geführt wird. Das bedeutet, dass die in 10 dargestellte Drehzahlreglerstruktur auch zum Betreiben eines Parallelhybridantriebsstranges 1 geeignet ist, dessen Anfahrelement 8 ohne Wandlerüberbrückungskupplung ausgeführt ist.
  • Um den Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 auch in Betriebszuständen mit hohem Fahrkomfort betreiben zu können, während welchen die Wandlerüberbrückungskupplung 8B mit Übertragungsfähigkeiten vorliegt, bei den das von der elektrischen Maschine 3 und/oder der Verbrennungsmaschine 2 erzeugte Sollantriebsmoment wenigstens teilweise auch über die Wandlerüberbrückungskupplung 8B geführt wird, werden in 13 und 14 gezeigte Ausführungen der Steuer- und Regelvorrichtung 18 der Drehzahlreglerstruktur gemäß 10 vorgeschlagen.
  • Dabei stellt die in 13 dargestellte Steuer- und Regelvorrichtung 18 eine gegenüber der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 11 erweiterte Lösung dar, während die Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 14 eine in der nachbeschriebenen Art und Weise erweiterte Lösung der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 12 darstellt.
  • Sowohl bei der Ausführungsform der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 13 als auch bei der Ausführungsform gemäß 14 ist dem ersten Funktionsblock 20 ein zweiter Funktionsblock 23 vorgeschaltet, wobei das fahrerseitig angeforderte Sollabtriebsmoment m_fahr_soll einen Eingangswert des zweiten Funktionsblockes 23 darstellt. Über den zweiten Funktionsblock 23 werden die Anteile des Getriebeeingangsmomentes m_GE festgelegt, welche jeweils über die Wandlerüberbrückungskupplung 8B und über den Drehmomentwandler 8A zu führen sind, wobei ein erster Ausgangswert des zweiten Funktionsblockes 23 des Sollturbinenmoment m_t des Drehmomentwandlers 8A und ein zweiter Ausgangswert das über die Wandlerüberbrückungskupplung 8B zu führende Sollmoment m_WK ist.
  • Das Sollturbinenmoment m_t wird dem ersten Funktionsblock 20 neben der Ist-Turbinendrehzahl n_t_ist als Eingangsgröße zugeführt. Anschließend wird im ersten Funktionsblock 20 wie bei den Steuer- und Regelvorrichtungen 18 gemäß 11 und 12 das Sollpumpenmoment m_P und die Sollantriebsdrehzahl n_3_soll der elektrischen Maschine 3 berechnet.
  • Das über den zweiten Funktionsblock 23 bestimmte und über die Wandlerüberbrückungskupplung 8B führbare Sollmoment m_WK stellt eine Ausgangsgröße der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 13 und gemäß 14 dar. Zusätzlich wird die Steuergröße m_WK zu dem über den ersten Funktionsblock 20 ermittelten Sollpumpenmoment m_P in einem weiteren Knotenpunkt 24 addiert, um den Steueranteil des von den Antriebsaggregaten 2 und 3 zu erzeugenden Sollantriebsmomentes zu ermitteln.
  • Anschließend erfolgt die Bestimmung der von der elektrischen Maschine 3 und der Verbrennungsmaschine 2 jeweils zu erzeugenden Anteils m_3 und m_2 des Sollantriebsmomentes in der zu den 11 und 12 jeweils beschriebenen Art und Weise.
  • Das von der Verbrennungsmaschine 2 am Anfahrelement 8 anlegbare Antriebsmoment ist neben einer entsprechenden Motorsteuerung auch durch eine entsprechende Einstellung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 7 variierbar, so dass in für eine Motorsteuerung schwierigen Betriebssituationen des Parallelhybridantriebsstranges verbrennungsmaschinenseitige Drehmomentschwankungen im Bereich eines schlupfend betriebenen Schaltelementes 7 auf einfache Art und Weise ausgleichbar sind.
  • 15 zeigt eine Drehzahlreglerstruktur, mittels welcher der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 in der vorbeschriebenen Art und Weise während eines reinen elektromaschinenseitigen Anfahrvorganges und einen sich daran anschließenden elektromaschinenseitigen Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 betreibbar ist, ohne am Abtrieb den Fahrkomfort beeinträchtigende Reaktionsmomente zu verursachen.
  • Dabei ist ein fahrerseitig angefordertes Anfahrmoment bzw. ein am Abtrieb anzulegendes Sollabtriebsmoment m_fahr_soll bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine 2 zunächst nur über die elektrische Maschine 3 am Abtrieb 5 in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes des Anfahrelementes 8 darstellbar.
  • Bei Vorliegen einer Anforderung zum Zuschalten der Verbrennungsmaschine 2, die aufgrund eines zu geringen Speicherladezustandes des elektrischen Speichers 13, einer Drehzahlbedingung der elektrischen Maschine 3, einer Fahrzeuggeschwindigkeitsbedingung und/oder einer Fahrerwunschmomentbedingung ergehen kann, wird das von den Antriebsaggregaten 2 und 3 des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 1 in der nachbeschriebenen Art und Weise über eine in 16 oder in 17 näher dargestellte Steuer- und Regelvorrichtung gesteuert und geregelt vorgegeben bzw. eingestellt. Dabei stellt das Sollabtriebsmoment m_fahr_soll eine Steuergröße der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 15 für den realen Prozess 19 bzw. für den Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 dar.
  • Nachfolgend wird jeweils zwischen Anfahrvorgängen und Startvorgängen unterschieden, bei welchen die Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig geöffnet ist oder zur wenigstens teilweisen Überbrückung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 8A in der zu 2 bis 9 beschriebenen Art und Weise angesteuert wird.
  • Dabei wird der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 während Anfahr- und Startvorgängen, bei welchen die Wandlerüberbrückungskupplung 8B vollständig geöffnet ist, mit einer Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 16 betrieben, welche grundsätzlich der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 11 ohne die Aufteilung des Sollantriebsmomentes zwischen der elektrischen Maschine 3 und der Verbrennungsmaschine 2 entspricht.
  • Alternativ hierzu wird der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 während Anfahr- und Startvorgängen, während welchen die Wandlerüberbrückungskupplung 8B mit einer Übertragungsfähigkeit vorliegt, bei welcher Drehmoment über diese führbar ist, mit einer Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 17 betrieben, welche grundsätzlich der Ausführung der Steuer- und Regelvorrichtung 18 gemäß 13 ohne die Aufteilung des ermittelten Sollantriebsmomentes zwischen der elektrischen Maschine 3 und der Verbrennungsmaschine 2 entspricht.
  • Des Weiteren stellt die Übertragungsfähigkeit m_7 des Schaltelementes 7 bzw. das über das Schaltelement 7 führbare Drehmoment m_7 eine Steuergröße der Drehzahlreglerstruktur gemäß 15 während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 dar, um die Verbrennungsmaschine 2 bei Vorliegen einer Anforderung zum Zuschalten der Verbrennungsmaschine 2 in der vorbeschriebenen Art und Weise an die elektrische Maschine 3 ohne abtriebsseitige Reaktionsmomente ankoppeln und starten zu können.
  • Nach dem Starten der Verbrennungsmaschine 2 wird in der Drehzahlreglerstruktur gemäß 15 ein Schalter 25 umgelegt und das von der Verbrennungsmaschine 2 erzeugte Abtriebsmoment m_2 dem zu steuernden Prozess bzw. dem Parallelhybridantriebsstrang 1 als Steuergröße zugeführt.
  • Damit wird das während eines reinen elektromotorseitigen Anfahrvorganges des Fahrzeuges oder das während eines elektromotorseitigen Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 von der elektrischen Maschine 3 zu erzeugende Sollantriebsmoment m_3 in Abhängigkeit von im Parallelhybridantriebsstrang1 auftretenden Belastungsmomenten, die Störgrößen der Regelung darstellen, bestimmt.
  • Die Verbrennungsmaschine 2 wird durch die Erhöhung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 7 zunehmend mit der elektrischen Maschine 3 in Wirkverbindung gebracht, wobei mit zunehmender Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 7 die drehbaren Massen der noch abgeschalteten Verbrennungsmaschine 2 dem Antriebsmoment der elektrischen Maschine 3 als Störmoment entgegenstehen. Das bedeutet, dass das durch die Zuschaltung des Schaltelementes 7 auftretende Störmoment zunächst aufgrund der Überwindung der hohen Motorreib- und Kompressionsmomente hoch ist und nach dem Starten der Verbrennungsmaschine grundsätzlich wieder absinkt.
  • Dem Verbrennungsmotor 2 wird von dem Motorsteuergerät 17 während des Startvorganges als Sollgröße ein Startmoment in Form einer Solllaststellung oder eine Zieldrehzahl, beispielsweise die Ist-Drehzahl der elektrischen Maschine 3, vorgegeben, um das Schaltelement 7 auf einfache Art und Weise und innerhalb kurzer Prozesszeiten in einen synchronen Zustand zu überführen. Nach dem Ankoppeln der Verbrennungsmaschine 2 über das Schaltelement 7 kann das zweite Schaltelement 7 geschlossen werden und anschließend die Lastübernahme von der elektrischen Maschine 3 auf die Verbrennungsmaschine 2 erfolgen, wobei das Schließen des Schaltelementes 7 und die Lastübernahme jedoch auch gleichzeitig durchführbar sind.
  • Das durch die Erhöhung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 7 ansteigende Störmoment der Regelung des Sollantriebsmomentes m_3 der elektrischen Maschine 3 ist unter Umständen zur Reduzierung der Belastung der elektrischen Maschine 3 zeitgesteuert durch Reduzieren der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 7 verringerbar, wobei die Übertragungsfähigkeit m_7 des Schaltelementes 7 abweichend von der vorbeschriebenen Art und Weise ausgehend vom Zeitpunkt T_8 bis zum Zeitpunkt T_11 kontinuierlich auf den dritten Zwischenwert m_7_3 anhebbar ist, ohne die Übertragungsfähigkeit zwischenzeitlich auf den zweiten Zwischenwert m_7_2 abzusenken.
  • Grundsätzlich wird mit dem Verfahren über ein bekanntes Wandlerverhalten ein Pumpenaufnahmemoment und die zugehörige Pumpendrehzahl eines Drehmomentwandlers in Abhängigkeit eines fahrerseitig angeforderten Sollabtriebsmomentes, welches zu einem Getriebeeingangsmoment äquivalent ist, und einer messtechnisch ermittelten Abtriebsdrehzahl oder der dazu äquivalenten Ist-Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers bestimmt. Das Pumpenaufnahmemoment sowie die Pumpendrehzahl des Drehmomentwandlers sind unter Annahme eines quasi stationären Betriebs des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ermittelbar. Die Bestimmungsgleichungen für einen typischen Trilok-Wandler und die dazu gehörigen monotonen Kennlinien führen zu einem impliziten System an Gleichungen, die eine eindeutige Lösung der gesuchten Größe liefern. Zur Auflösung dieser Gleichungen können iterative Verfahren, wie das Newton-Verfahren, oder auch Offline-Rechnungen, die die Ergebnisse in Form von Kennfeldern hinterlegen, herangezogen werden.
  • Für den Fall, dass der Einfluss der Wandlerkennung durch den Einsatz einer Wandlerüberbrückungskupplung verringert werden soll, ist das Verfahren auf einfache Art und Weise dadurch erweiterbar, dass über einen Momentaufteilungsfaktor das zu dem fahrerseitig angeforderten Sollabtriebsmoment äquivalente Soll-Getriebeeingangsmoment zwischen der Wandlerüberbrückungskupplung und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler aufgeteilt wird. Der Sollgrößenbestimmung des Pumpenaufnahmemomentes des Drehmomentwandlers wird dann das um das über die Wandlerüberbrückungskupplung geführte Drehmoment verminderte Sollgetriebeeingangsmoment als Sollturbinenmoment zugeführt. Das von der elektrischen Maschine und/oder der Verbrennungsmaschine zu erzeugende Sollantriebsmoment ist anschließend durch Aufsummieren des ermittelten Pumpenaufnahmemomentes des Drehmomentwandlers und des über die Wandlerüberbrückungskupplung zu führenden Drehmomentanteiles ermittelbar.
  • Der Momentaufteilungsfaktor zwischen dem Drehmomentwandler und der Wandlerüberbrückungskupplung ist beispielsweise in Abhängigkeit der Abtriebsdrehzahl des Abtriebs des Parallelhybridantriebsstranges und der Fahrerwunschvorgabe bezüglich des Sollabtriebsmomentes bestimmbar und jeweils als betriebszustandsabhängiger Kennwert in Kennfeldern oder dergleichen in einem Steuergerät des Parallelhybridantriebsstranges eines Fahrzeuges hinterlegbar oder aktuell im Betrieb des Parallelhybridantriebsstranges über einen geeigneten Berechnungsalgorithmus bestimmbar.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Parallelhybridantriebsstrang
    2
    Verbrennungsmaschine
    3
    Elektrische Maschine
    4
    Getriebe
    5
    Abtrieb
    6
    Einrichtung zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung
    7
    zweites Schaltelement
    8
    erstes Schaltelement
    8A
    Drehmomentwandler
    8B
    Wandlerüberbrückungskupplung
    9
    Achsdifferential
    10
    Räder
    11
    Bremsanlage
    12
    Brems-Booster
    13
    elektrischer Speicher
    14
    elektrische Steuereinrichtung
    15
    Bordnetz
    16
    elektrische Getriebesteuereinrichtung
    17
    Motorsteuergerät
    18
    Steuer- und Regelvorrichtung
    19
    Fahrzeug
    20
    erster Funktionsblock
    21, 21A, 21B
    Regeleinrichtung
    22, 22A, 22B
    Knotenpunkt
    23
    zweiter Funktionsblock
    24
    Knotenpunkt
    25
    Schalter
    m_2
    Antriebsmoment Verbrennungsmaschine
    m_3
    Antriebsmoment elektrische Maschine
    m_7
    Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes
    m_WK
    Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung
    m_p
    Pumpenmoment
    m_t
    Turbinenmoment
    n_t
    Drehzahl der Turbine
    n_2
    Drehzahl der Verbrennungsmaschine
    n_3
    Drehzahl der elektrischen Maschine
    T_0 bis T_17
    Zeitpunkt
    t
    Zeit

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Parallelhybridantriebsstranges (1) eines Fahrzeuges (19) mit mehreren Antriebsaggregaten (2, 3) und mit einem Abtrieb (5), wobei jeweils wenigstens eine Verbrennungsmaschine (2) und eine elektrische Maschine (3) vorgesehen sind und die wenigstens eine elektrische Maschine (3) im Leistungsstrang zwischen dem Abtrieb (5) und der wenigstens einen Verbrennungsmaschine (2) angeordnet ist und zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) ein reibschlüssiges Schaltelement (7) angeordnet ist, während zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) ein hydrodynamischer Drehmomentwandler (8A) mit einer Wandlerüberbrückungskupplung (8B) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren des Fahrzeugs (19) zunächst ausschließlich von der elektrischen Maschine (3) ein Antriebsmoment bereitgestellt wird, wobei das von der elektrischen Maschine (3) bereitgestellte Antriebsmoment schlupffrei von der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) in Richtung auf den Abtrieb (5) geführt wird, und nachfolgend die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) in Schlupf gebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn zum Anfahren in einem Getriebe (4) eine Anfahrübersetzung eingelegt ist, die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) derart geschlossen wird, dass der Drehmomentwandler (8A) von der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) überbrückt ist und das von der elektrischen Maschine (3) erzeugte Antriebsmoment schlupffrei von der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) in Richtung auf den Abtrieb (5) geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn zum Anfahren im Getriebe (4) die Anfahrübersetzung eingelegt ist, die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) derart geschlossen wird, dass die Übertragungsfähigkeit derselben auf einen Zwischenwert (m_WK_3) erhöht wird, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) soweit geschlossen ist, dass der Drehmomentwandler (8A) von der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) vollständig überbrückt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Drehmomentwandler (8A) von der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) vollständig überbrückt ist, das von der elektrischen Maschine (3) erzeugte Antriebsmoment ohne Einfluss einer Wandlerkennung des Drehmomentwandlers (8A) in Richtung auf den Abtrieb (5) geführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum nachfolgenden In-Schlupf-Bringen der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) die Übertragungsfähigkeit derselben abgesenkt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum In-Schlupf-Bringen der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) die Übertragungsfähigkeit derselben ausgehend von dem Zwischenwert (m_WK_3), zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) soweit geschlossen ist, dass der Drehmomentwandler (8A) von der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) vollständig überbrückt ist, auf einen weiteren Zwischenwert reduziert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) in Schlupf gebracht ist, das von der elektrischen Maschine (3) erzeugte Antriebsmoment teilweise über den Drehmomentwandler (8A) in Richtung auf den Abtrieb (5) geführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ausgelöst durch eine Gaspedalbetätigung eines Fahrers die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) in Schlupf gebracht wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerüberbrückungskupplung (8B) nach dem Ankriechen des Fahrzeugs (19) in Schlupf gebracht wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend an das In-Schlupf-Bringen der Wandlerüberbrückungskupplung (8B) die Verbrennungsmaschine (2) gestartet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines am Abtrieb anzulegenden Sollabtriebsmomentes (m_fahr_soll) ein von wenigstens einem der Antriebsaggregate (2, 3) zu erzeugendes Sollantriebsmoment (m_2, m_3) in Abhängigkeit des angeforderten Sollabtriebsmomentes (m_fahr_soll), einer Ist-Turbinendrehzahl (n_t_ist) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (8A) oder einer dazu äquivalenten Drehzahlgröße (n_ab) des Parallelhybridantriebsstranges (1) und der Ist-Drehzahl (n_3_ist) der elektrischen Maschine (3) über eine inverse Wandlerkennung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (8A) bestimmt wird.
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