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DE102007055829A1 - Hybrid drive for vehicle, has parallel hybrid-drive train, where formation and arrangement of electrical driving unit and control element are aligned on each other in parallel hybrid drive train - Google Patents

Hybrid drive for vehicle, has parallel hybrid-drive train, where formation and arrangement of electrical driving unit and control element are aligned on each other in parallel hybrid drive train Download PDF

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Publication number
DE102007055829A1
DE102007055829A1 DE102007055829A DE102007055829A DE102007055829A1 DE 102007055829 A1 DE102007055829 A1 DE 102007055829A1 DE 102007055829 A DE102007055829 A DE 102007055829A DE 102007055829 A DE102007055829 A DE 102007055829A DE 102007055829 A1 DE102007055829 A1 DE 102007055829A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
drive
hybrid
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007055829A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Mittelberger
Stefan Blattner
Kai BORNTRÄGER
Johannes Dr. Kaltenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102007055829A priority Critical patent/DE102007055829A1/en
Publication of DE102007055829A1 publication Critical patent/DE102007055829A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The hybrid drive has a parallel hybrid-drive train (2). The formation and arrangement of an electrical driving unit (5) and a control element (4) are aligned on each other in the parallel hybrid drive train. The power train components worked together such that a dragging start of a combustion engine (3), receiving traction force, is operated with arbitrary drive construction during an electromotive drive. An independent claim is included for a method for operating a hybrid drive of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs und ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beziehungsweise des Patentanspruchs 9.The The invention relates to a hybrid drive of a vehicle and a method for its operation according to the preamble of the claim 1 or claim 9.

Hybridabtriebe gewinnen im Fahrzeugbau aufgrund ihres Potenzials zur Verringerung von Schadstoffemissionen und Energieverbrauch zunehmend an Bedeutung. Derartige Fahrzeuge weisen verschiedenartige Antriebsquellen auf, wobei insbesondere Kombinationen von Verbrennungs- und Elektromotoren von Vorteil sind, da sie einerseits die Reichweiten- und Leistungsvorteile von Brennkraftmaschinen und andererseits die flexiblen Einsatzmöglichkeiten der elektrischen Maschinen als alleinige oder Hilfsantriebsquelle oder als Startergenerator sowie Generator zur Stromerzeugung und Rekuperation nutzen können.hybrid power take-offs gain in vehicle manufacturing due to their potential for reduction of pollutant emissions and energy consumption are becoming increasingly important. Such vehicles have various types of power sources, in particular combinations of combustion and electric motors on the one hand the range and performance advantages of internal combustion engines and on the other hand, the flexible uses the electric machines as a sole or auxiliary drive source or as a starter generator and generator for power generation and Recuperation can use.

Vom Markt werden Hybrid-Antriebsstränge gefordert, die möglichst ohne zusätzlichen Bauraumbedarf, bei möglichst geringer Kompliziertheit und bei geringem Kosten- und Konstruktionsaufwand in Fahrzeuge implementiert werden können. Es werden grundsätzlich zwei Hybrid-Topologien, der Serienhybrid und der Parallelhybrid unterschieden. Solche Anordnungen sind bereits bekannt und werden ständig weiterentwickelt.from Market hybrid drive trains are required, the possible without additional space requirements, if possible low complexity and at low cost and design effort can be implemented in vehicles. It will be basically two hybrid topologies, the series hybrid and the parallel hybrid distinguished. Such arrangements are already known and will constantly evolving.

Beim seriellen Hybrid sind die Antriebsmaschinen hintereinander geschaltet. Dabei dient der Verbrennungsmotor, beispielsweise ein Dieselmotor, als Antrieb für einen Generator, der eine elektrische Maschine speist. Das Fahrzeug wird ausschließlich über den Elektromotor angetrieben. Der Verbrennungsmotor ist von den Antriebsrädern entkoppelt und kann daher ständig in einem einzigen Betriebspunkt, also bei einem bestimmten Drehmoment und konstanter Drehzahl betrieben werden. Dieses Antriebskonzept eignet sich beispielsweise für Busse im städtischen Kurzstreckenverkehr, wobei vorzugsweise ein Betriebspunkt, bei dem der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors möglichst hoch ist und gleichzeitig Schadstoffemissionen, Kraftstoffverbrauch und Geräuschentwicklung in einem günstigen Bereich liegen, eingestellt wird. Ungünstig wirkt sich beim seriellen Hybrid dagegen aus, dass der Wirkungsgrad des Antriebs aufgrund der mechanisch-elektrischen Mehrfachumwandlung eingeschränkt ist.At the Serial hybrid, the prime movers are connected in series. In this case, the internal combustion engine, for example a diesel engine, serves as Drive for a generator, which is an electric machine fed. The vehicle is exclusively over driven by the electric motor. The internal combustion engine is from the Drive wheels decoupled and therefore can constantly in a single operating point, ie at a certain torque and constant speed can be operated. This drive concept is suitable for urban buses, for example Short distance traffic, preferably an operating point in which the efficiency of the internal combustion engine as high as possible is and at the same time pollutant emissions, fuel consumption and noise in a favorable range, is set. Unfavorable on the other hand, the serial hybrid has the effect that the efficiency of the Drive due to the mechanical-electrical multiple conversion is restricted.

Demgegenüber bieten Parallelhybrid-Antriebstränge durch eine bezüglich des Kraftflusses parallele Anordnung der Triebstrangaggregate neben der Überlagerung der Antriebsmomente die Möglichkeit der Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb. Grundsätzlich kann beim Parallelhybrid der Verbrennungsmotor durch jeweiliges Belasten bzw. Unterstützen mittels einer oder mehrerer elektrischer Maschinen weitgehend bei optimalem Drehmoment betrieben werden, so dass der maximale Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors effektiv genutzt werden kann. Durch die Unterstützung des Verbrennungsmotors verringert sich im Mittel der Kraftstoffverbrauch. Da bei kurzzeitigen erhöhten Leistungsanforderungen im sogenannten Boostbetrieb, beispielsweise bei Überholvorgängen, eine Summierung der Antriebsleistung möglich ist, kann der Verbrennungsmotor nahezu ohne Einbußen an Leistung und Fahrkomfort des Fahrzeuges vergleichsweise kleiner, und gewichts- und bauraumsparender ausgelegt werden, was sich zusätzlich emissionsverringernd und kostengünstig auswirkt. Die elektrische Maschine kann zudem als integrierter Startergenerator (ISG) zum Start des Verbrennungsmotors über eine Kupplung fungieren. Weiterhin dient die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb zum Laden eines elektrischen Energiespeichers und kann zur Rekuperation eingesetzt werden. Als Getriebe zur Variation der Übersetzung des Antriebes der angetriebenen Achsen kommen grundsätzlich alle Formen von Fahrzeuggetrieben in Betracht.In contrast, provide parallel hybrid powertrains by a reference the power flow parallel arrangement of the drive train assemblies in addition to the superposition the drive torques the possibility of control with purely internal combustion engine drive or purely electromotive Drive. Basically, in the parallel hybrid of the internal combustion engine by respective loading or supporting by means of a or more electrical machines largely at optimum torque be operated so that the maximum efficiency of the internal combustion engine can be used effectively. Through the support of the Internal combustion engine reduces fuel consumption on average. As with short-term increased power requirements in the so-called boost mode, for example in overtaking, a summation of the drive power is possible, can the combustion engine with virtually no loss of performance and ride comfort of the vehicle comparatively smaller, and weight and space-saving designed, which in addition emission reducing and cost effective. The electric The machine can also be used as an integrated starter generator (ISG) to start of the internal combustion engine via a clutch. Farther The electric machine is used in generator mode for charging an electrical energy storage and can be used for recuperation become. As a gearbox for varying the translation of the Drive the driven axles come basically all forms of vehicle transmissions into consideration.

Parallelhybridantriebe sind in der Regel als Ein-Kupplungsanordnung (1K) oder Zwei-Kupplungsanordnung (2K) ausgebildet. Bei beiden Anordnungen weisen eine elektrische Maschine mit integrierter Startergenerator-Funktion (1K-ISG bzw. 2K-ISG-Anordnungen) auf.Parallel Hybrid Drives are usually referred to as a one-clutch (1K) or two-clutch arrangement (2K) trained. Both arrangements have an electrical Machine with integrated starter generator function (1K-ISG or 2K-ISG-arrangements) on.

In einer ersten Bauweise ist, wie beispielsweise in der US 2005 022 1947 A1 dargestellt, der Verbrennungsmotor über eine erste Kupplung mit einer Elektromaschine und über eine separate zweite Kupplung mit einem Schaltgetriebe koppelbar. Es ist auch möglich, wie beispielsweise in der DE 10 2004 043 589 A1 gezeigt, dass zwischen der zweiten Kupplung und dem Getriebe eine zweite elektrische Maschine angeordnet ist.In a first construction, such as in the US 2005 022 1947 A1 represented, the internal combustion engine via a first clutch with an electric machine and via a separate second clutch with a manual transmission coupled. It is also possible, such as in the DE 10 2004 043 589 A1 show that a second electric machine is arranged between the second clutch and the transmission.

Eine zweite Bauweise zeigt beispielsweise die DE 10 2005 051 382 A1 . Bei dieser vergleichsweise einfachen und besonders kompakt bauenden Anordnung ist lediglich eine Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Elektromaschine vorgesehen. Eine zweite separate Kupplung entfällt. Die Kupplung kann als eine reibschlüssige oder im einfachsten Fall als eine besonders kostengünstige und bauraumsparende formschlüssige Trennkupplung ausgebildet sein.A second design shows, for example, the DE 10 2005 051 382 A1 , In this comparatively simple and particularly compact design only a coupling between the engine and the electric machine is provided. A second separate coupling is eliminated. The clutch can be designed as a frictional or in the simplest case as a particularly cost-effective and space-saving form-fitting separating clutch.

Grundsätzlich kann bei einer Parallelhybrid-Anordnung die Funktion einer optionalen zweiten Kupplung zwischen einer Elektromaschine und einem Abtrieb, wenn dies bei dem jeweiligen Antriebskonzept vorgesehen bzw. erforderlich ist, von beispielsweise bei Automatgetrieben ohnehin vorhandenen getriebeinternen Schaltkupplungen und/oder Schaltbremsen oder einer vorgeschalteten Wandlerüberbrückungskupplung übernommen werden.Basically, in a parallel hybrid arrangement, the function of an optional second clutch between an electric machine and an output, if this is provided or required in the respective drive concept, for example, in automatic transmissions anyway NEN internal gear clutches and / or switching brakes or an upstream converter lock-up clutch can be accepted.

Anstelle einer direkten Anordnung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe bzw. einer direkten kraftschlüssigen Verbindung über eine Kupplung kann die Antriebswirkung der Elektromaschine auch über ein Planetengetriebe eingekoppelt werden. Dadurch kann die Elektromaschine als elekt rodynamisches Anfahrelement (EDA) wirken, wodurch wiederum eine herkömmliche Anfahrkupplung entfallen kann. Ein derartiges Hybrid-System mit einem EDA ist beispielsweise in Verbindung mit dem automatisierten AS Tronic-Getriebe aus dem Produktionsprogramm der Anmelderin bekannt und besonders für Nutzfahrzeuge im städtischen Verteilerverkehr mit häufigen Anfahr-, Brems- und Rangiervorgängen geeignet.Instead of a direct arrangement between the engine and the Gear or a direct non-positive connection via a clutch can also over drive the electric machine a planetary gear can be coupled. This allows the electric machine act as elekt rodynamisches starting element (EDA), which in turn a conventional starting clutch can be omitted. Such a thing Hybrid system with an EDA is associated with, for example the automated AS Tronic transmission from the production program the applicant known and especially for commercial vehicles in urban distribution traffic with frequent start-up, Braking and maneuvering suitable.

Ziel zahlreicher Entwicklungen in der Hybridtechnik sind Betriebsstrategien, welche die vorhandenen Hybridkomponenten je nach Fahrsituation bei weitgehender Berücksichtigung von Fahrerwünschen und bei hohem Fahrkomfort möglichst effektiv und energiesparend einsetzen. Dazu seien die folgenden Beispiele genannt.aim numerous developments in hybrid technology are operating strategies, which the existing hybrid components depending on the driving situation at more extensive Consideration of driver wishes and at high Use driving comfort as effectively and energy-efficiently as possible. For this purpose, the following examples are mentioned.

Die DE 10 2004 043 589 A1 beinhaltet eine Betriebsstrategie in einem Parallelhybrid-Antriebsstrang, beispielsweise in Verbindung mit dem aus dem Produktionsprogramm der Anmelderin bekannten 6-gängigen Stufenautomaten 6HP26, bei der ein von einem eher sportlichen oder eher ökonomischen Fahrstil abhängiger Soll-Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers bestimmt wird. Die Antriebsleistung wird entsprechend einer momentanen Antriebsanforderung des Fahrers so auf die Hybridaggregate verteilt, dass dieser Soll-Ladezustand eingehalten wird. Eine besonders sportliche Fahrweise erfordert es, den Energiespeicher möglicht immer bei voller Kapazität zu halten, um die summierte Leistung der Antriebsaggregate beim Boosten zur Verfügung zu stellen. Eine eher ökonomische Fahrweise erfordert es dagegen, den Energiespeicher häufig zu leeren, um die ohnehin anfallende Rekuperationsenergie zum Auffüllen des Speichers effektiv zu nutzen.The DE 10 2004 043 589 A1 includes an operating strategy in a parallel hybrid powertrain, for example, in connection with the known from the production program of the Applicant 6-speed automatic treadmill 6HP26, in which a dependent on a more sporty or more economical driving style desired state of charge of an electrical energy storage is determined. The drive power is distributed according to a current drive request of the driver to the hybrid units so that this target state of charge is maintained. A particularly sporty driving requires to keep the energy storage always at full capacity, in order to provide the summed power of the drive units when boosting. On the other hand, a more economical driving style requires that the energy store be frequently emptied in order to effectively utilize the already occurring recuperation energy for filling up the store.

Die WO 2006/111434 A1 zeigt ein Verfahren, bei dem eine Elektromaschine und ein Verbrennungsmotor gemeinsam ein angefordertes Solldrehmoment erzeugen, wobei zur Minimierung einer jeweiligen Drehmomentreserve des Verbrennungsmotors eine momentane Drehmomentreserve der Elektromaschine berücksichtigt wird.The WO 2006/111434 A1 shows a method in which an electric machine and an internal combustion engine together generate a requested setpoint torque, wherein a momentary torque reserve of the electric machine is taken into account to minimize a respective torque reserve of the internal combustion engine.

Aus der WO 2007/020130 A1 ist ein Verfahren zur Rekuperation bei einem Hybridfahrzeug bekannt, wobei der Anteil der elektrischen Maschine bei der Verzögerung mit einem vom Fahrer ausgeübten Bremsdruck koordiniert wird. Die DE 10 2005 044 828 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung eines optimalen Betriebspunktes eines Hybridantriebes, wobei ein vom Fahrer angefordertes Antriebsmoment einerseits und ein dynamisches Verhalten der vorhandenen Fahrzeugaggregate, z. B. ein sogenanntes Turboloch, andererseits berücksichtigt werden. Dazu wird ein Optimierungsalgorithmus vorgeschlagen, in den vorab bestimmte Kennfelder und aktuelle Randbedingungen, beispielsweise die momentane Fahrpedalstellung und die Fahrzeuggeschwindigkeit, eingehen, die dann auf Variable wie die Drehmomentverteilung zwischen den Antriebsaggregaten und die Getriebeübersetzung angewandt werden.From the WO 2007/020130 A1 a method for recuperation in a hybrid vehicle is known, wherein the proportion of the electric machine is coordinated in the deceleration with a brake pressure exerted by the driver. The DE 10 2005 044 828 A1 describes a method for determining an optimal operating point of a hybrid drive, wherein a requested by the driver drive torque on the one hand and a dynamic behavior of the existing vehicle units, eg. As a so-called turbo lag, on the other hand taken into account. For this purpose, an optimization algorithm is proposed, in the advance certain maps and current boundary conditions, such as the current accelerator pedal position and the vehicle speed, received, which are then applied to variables such as the torque distribution between the drive units and the transmission ratio.

Die DE 10 2005 044 268 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem zur Erhöhung des Wirkungsgrades eines Hybridantriebes ein Ladezustand eines Energiespeichers bzw. ein Energiefluss (Abtriebsenergie/elektrische Energie) im Fahrzeug in Abhängigkeit von einer Kostenfunktion für den Energieverbrauch oder den Schadstoffausstoß geregelt wird.The DE 10 2005 044 268 A1 discloses a method in which to increase the efficiency of a hybrid drive a state of charge of an energy storage or energy flow (output energy / electrical energy) is regulated in the vehicle depending on a cost function for energy consumption or pollutant emissions.

In der EP 1 008 484 B1 ( DE 699 32 487 T2 ) ist ein Verfahren zur Regelung und Überwachung des Ladezustandes eines Energiespeichers in einem Hybridfahrzeug beschrieben, wobei auch bei unzureichender Rekuperation in bestimmten Fahrsituationen, beispielsweise bei wiederholt kurz aufeinander folgenden Beschleunigungen und Verzögerungen oder bei einer Steigungsfahrt, welcher keine unmittelbar folgende Bergabfahrt folgt, ein ausreichender Ladezustand des Speichers eingeregelt wird.In the EP 1 008 484 B1 ( DE 699 32 487 T2 ) is a method for controlling and monitoring the state of charge of an energy storage in a hybrid vehicle described, even with insufficient recuperation in certain driving situations, such as repeated short successive accelerations and decelerations or in a gradient, which does not follow immediately following downhill, a sufficient state of charge of the memory is adjusted.

Die DE 10 2005 049 458 A1 schlägt eine vorausschauende Strategie vor, bei der mit Hilfe von digitalen Straßenkarten, Ortungseinrichtungen und in zeitlich-räumlichen Verkehrsmustern abgespeicherten streckenbezogenen Geschwindigkeitsverteilungen im jeweiligen Streckenabschnitt über eine Zu- bzw. Abschaltung eines Hybridaggregates entschieden wird.The DE 10 2005 049 458 A1 proposes a forward-looking strategy in which the decision is made to switch on or off a hybrid unit in the relevant section of the route by means of digital road maps, locating devices and distance-related speed distributions stored in temporal-spatial traffic patterns.

Bei einem Parallelhybrid-Antrieb kann abhängig von einer jeweiligen Betriebsstrategie relativ häufig die Antriebsform des Fahrzeuges zwischen verbrennungsmotorischem Antrieb, elektromotorischem Antrieb und gemischtem Antrieb wechseln. Dabei tritt häufig der Betriebsfall auf, dass der Verbrennungsmotor aus rein elektromotorischer Fahrt gestartet wird. Grundsätzlich soll ein derartiger Motorstart sowohl während eines Übersetzungswechsels des Getriebes als auch außerhalb von Getriebeschaltvorgängen möglich sein, wobei ein solcher Motorstart während eines Gangwechsels vorzugsweise dann geschieht, wenn ohnehin gerade eine Schaltung vorgesehen ist. Als eine Methode zum Starten des Verbrennungsmotors ohne nennenswerte Vortriebsminderung ist ein so genannter Schleppstart bekannt, welcher insbesondere einer eher sportlichen Fahrweise entgegen kommt. Dabei werden durchweg gewisse Komforteinbußen durch wahrnehmbare Stoßbelastungen im Antriebsstrang hingenommen.In a parallel hybrid drive can vary depending on a particular operating strategy relatively often the drive form of the vehicle between internal combustion engine drive, electric motor drive and mixed drive. In this case, the operating case often occurs that the internal combustion engine is started from purely electromotive drive. In principle, such an engine start should be possible both during a gear ratio change of the transmission and outside of gear shift operations, wherein such an engine start during a gear change preferably happens when a circuit is already provided anyway. As a method for starting the internal combustion engine without significant reduction in drive a so-called tow launch is known, which in particular a rather sportli approaching. Through this, certain comfort losses are tolerated by perceptible shock loads in the drive train.

In der DE 199 45 473 A1 ist ein solcher Motorstart bzw. Schleppstart bei einem Hybridfahrzeug mit einem Zahnräderwechselgetriebe beschrieben. Eine Elektromaschine ist dazu zwischen einer verbrennungsmotorseitigen reibschlüssigen Anfahrkupplung sowie dem Getriebe angeordnet und über eine weitere, getriebeseitige Kupplungseinrichtung, die jeweils eine Kupplung auf einer Eingangswelle und einer Abtriebswelle umfasst, an den Triebstrang anbindbar. Eine Lastschaltfähigkeit des Wechselgetriebes wird dadurch erreicht, dass bei der Durchführung einer Schaltung die Kupplung auf der Abtriebswelle zumindest teilweise geschlossen und damit die Elektromaschine über ein Zahnradpaar einer 1. Gangstufe mit einem Abtrieb verbunden wird, während die Anfahrkupplung für den Schaltvorgang ausrückt. Weiterhin ist eine Schleppstartmöglichkeit vorgesehen. Bei dem Schleppstart treibt zunächst die Elektromaschine über die eingelegte 1. Gangstufe die Abtriebswelle und entsprechend die Antriebsräder des Fahrzeuges an. Während der elektrischen Fahrt wird zum Starten des Verbrennungsmotors die Anfahrkupplung geschlossen und damit der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine und dem Abtrieb verbunden. In der Folge wird durch das Antriebsmoment der Elektromaschine einerseits und das von den Antriebsrädern über die 1. Gangstufe übertragene Drehmoment andererseits der Schleppwiderstand des Verbrennungsmotors überwunden und dieser gestartet bzw. angeschleppt.In the DE 199 45 473 A1 Such an engine start or towing start is described in a hybrid vehicle with a change-speed gearbox. An electric machine is arranged between an internal combustion engine side friction clutch and the transmission and via a further, the transmission side coupling device, each comprising a clutch on an input shaft and an output shaft, connectable to the drive train. A load switching capability of the transmission is achieved in that when performing a circuit, the clutch on the output shaft is at least partially closed and thus the electric machine is connected via a gear pair of a first gear with an output, while the starting clutch for the switching process disengages. Furthermore, a towing start option is provided. In the tow start initially drives the electric machine on the first gear engaged the output shaft and corresponding to the drive wheels of the vehicle. During the electric drive, the starting clutch is closed to start the internal combustion engine and thus the internal combustion engine with the electric machine and the output connected. As a result, the drag torque of the electric motor, on the one hand, and the torque transmitted by the drive wheels via the 1st gear, on the other hand, overcome the drag resistance of the internal combustion engine and start or tow it.

Schwerpunkt dieser Druckschrift DE 199 45 473 A1 ist die Konzeption eines Zahnräderwechselgetriebes und die möglichst bauraumsparende Integrierung einer Elektromaschine darin zur Erzielung weitgehend zugkraftunterbrechungsfreier Schaltvorgänge. Dementsprechend bezieht sich der beschriebene Schleppstart auch nur auf diese Anordnung, also auf ein Zahnräderwechselgetriebe und eine Elektromaschine, wobei letztere zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet sowie über eine reibschlüssige Anfahrkupplung mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist. Eine Übertragbarkeit auf andere Hybridsysteme ist nicht ohne weiteres möglich. Der Schleppstart ist zudem an die 1. Gangstufe, also an eine hohe Übersetzung gekoppelt, wodurch relativ große Komforteinbußen entstehen können oder ein solcher unmöglich ist.Focus of this document DE 199 45 473 A1 is the concept of a change-speed gearbox and the space-saving integration of an electric machine therein to achieve largely zugkraftunterbrechungsfreier switching operations. Accordingly, the drag start described also refers only to this arrangement, that is to a change-speed gearbox and an electric machine, the latter being arranged between the engine and the transmission and connectable via a frictional start-up clutch with the engine. A transferability to other hybrid systems is not readily possible. The tow launch is also coupled to the first gear, so to a high gear ratio, whereby relatively large comfort losses can occur or such is impossible.

Weiterhin ist aus der US 7,174,980 B2 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebes bekannt, bei dem mit Hilfe einer elektrischen Maschine ein sprunghaftes Schleppmoment-Verhalten des Verbrennungsmotors verhindert und je nach Anforderung eine Schleppmoment-Kennlinie des gesamten Hybridantriebes beeinflusst wird. Der Fachmann findet darin jedoch keine Hinweise auf einen Startablauf des Verbrennungsmotors aus elektrischer Fahrt.Furthermore, from the US 7,174,980 B2 a method for controlling a hybrid drive is known in which prevented by means of an electric machine, a sudden drag torque behavior of the internal combustion engine and depending on the requirement a drag torque characteristic of the entire hybrid drive is affected. However, the person skilled in the art does not find any indication of a starting sequence of the internal combustion engine from electric drive.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen flexibel konzipierbaren Fahrzeughybridantrieb und ein Verfahren zu dessen Betrieb anzugeben, mit denen eine hohe Antriebsdynamik beim Start eines Verbrennungsmotors aus einem elektromotorischen Fahrbetrieb erreichbar ist bzw. aufrechterhalten werden kann.In front In this background, the invention is based on the object flexibly conceivable hybrid vehicle drive and a method specify for its operation, with which a high drive dynamics when starting an internal combustion engine from an electromotive Driving operation is achievable or can be maintained.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The Solution to this problem arises from the features of independent claims while advantageous embodiments and developments of the invention the Subclaims are removable.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in einem Parallelhybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeugs verschiedene Anordnungen elektrischer Antriebsaggregate und Schaltkupplungen realisierbar sind, bei denen aus einer elektromotorischen Fahrt ein zugkrafterhaltender Schleppstart des Verbrennungsmotors durchführbar und damit eine hohe Antriebsdynamik erzielbar ist, wobei hinsichtlich des Schleppstarts keine Einschränkungen bezüglich bestimmter Getriebebauarten und Getriebeübersetzungen bei der Konzeption des Hybridantriebes gegeben sind.Of the Invention is based on the finding that in a parallel hybrid powertrain a vehicle different arrangements of electric drive units and clutches are feasible, where from an electromotive ride a zugkrafterhalt drag start of the engine feasible and thus a high drive dynamics can be achieved, with regard to the tow start no restrictions regarding certain gear types and gear ratios the concept of the hybrid drive are given.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 geht die Erfindung daher aus von einem Hybridantrieb eines Fahrzeugs, mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang, der als Triebstrangkomponenten einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Antriebseinrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine, wenigstens ein Schaltelement, mittels dem eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung und dem Verbrennungsmotor herstellbar ist, ein Getriebe und einen Abtrieb umfasst.According to the Features of claim 1, therefore, the invention is based on a Hybrid propulsion of a vehicle, with a parallel hybrid powertrain, the drivetrain components an internal combustion engine, an electric Drive device with at least one electric machine, at least a switching element by means of a non-positive connection between the electric drive device and the internal combustion engine can be produced, a transmission and an output includes.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass in dem Parallelhybrid-Antriebsstrang die Ausbildung und Anordnung der elektrischen Antriebseinrichtung sowie des wenigstens einen Schaltelementes derart aufeinander abgestimmt sind und die Triebstrangkomponenten derart zusammen wirken, dass bei beliebigen Getriebebauarten während einer elektromotorischen Fahrt ein zugkrafterhaltender Schleppstart des Verbrennungsmotors durchführbar ist.to Solving the problem, the invention provides that in the parallel hybrid powertrain the training and arrangement the electric drive device and the at least one Switching element are coordinated with each other and the drive train components act together so that in any gear design during an electromotive ride a zugkrafterhaltenden tow launch the internal combustion engine is feasible.

Die Erfindung schlägt die Anwendung des Schleppstarts für hybride Antriebsstränge in verschiedenen Anordnungsvarianten vor. Dadurch wird ein zugkrafterhaltender schneller Motorstart bei flexiblen Hybridkonzepten ermöglicht. Zudem kann durch die Starterfunktion der elektrischen Maschine ein zusätzlicher elektromotorischer Starter entfallen. Für den Schleppstart sind grundsätzlich keine übersetzungsrelevanten Getriebeaktionen erforderlich. Insbesondere ist der Schleppstart generell nicht an eine bestimmte Getriebeübersetzung gekoppelt. Weiterhin kann der Schleppstart über getriebeexterne oder getriebeinterne Schaltelemente ausgeführt werden, sofern diese dazu ausreichend robust ausgelegt sind. Die verschiedenen Anordnungsvarianten sind somit vorteilhaft für einen Schleppstart mit beliebigen Getriebearten geeignet.The invention proposes the use of tow launch for hybrid powertrains in various arrangement variants. This allows a zugkrafterhaltender faster engine start in flexible hybrid concepts. In addition, can be omitted by the starter function of the electric machine, an additional electric motor starter. For the tow start, no transmission-relevant gearbox reactions are required. In particular, the tow start is generally not coupled to a specific transmission ratio. Furthermore, the tow start can be performed via external gear or internal gear shift elements, if they are designed to be sufficiently robust. The various arrangement variants are thus advantageously suitable for a tow start with any type of transmission.

Beim einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die elektrische Antriebseinrichtung zwei an einer Antriebsachse des Fahrzeuges angeordnete elektrische Maschinen auf, wobei jeweils eine elektrische Maschine einem Antriebsrad des Fahrzeuges zugeordnet ist und wenigstens eine der elektrischen Maschinen zur Durchführung eines Schleppstarts des Verbrennungsmotors mit einem separaten Schaltelement oder mit einem oder mehreren getriebeinternen Schaltelementen zusammenwirkt.At the A first embodiment of the invention comprises the electrical Drive device two arranged on a drive axle of the vehicle electrical machines on, each with an electric machine is associated with a drive wheel of the vehicle and at least one the electrical machines to carry out a tow launch the internal combustion engine with a separate switching element or with one or more internal gear shift elements cooperates.

Ein separates Schaltelement kann als eine Trenn- oder Anfahrkupplung, beispielsweise eine Reibkupplung, ausgebildet sein, die einerseits mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist und andererseits mit dem elektrischen Antrieb wirkverbindbar ist.One separate switching element can be used as a separating or starting clutch, For example, a friction clutch, be formed, on the one hand is connected to a crankshaft of the internal combustion engine and on the other hand is operatively connected to the electric drive.

Bei einem Getriebe, dass getriebeinterne Schaltkupplungen und/oder Schaltbremsen aufweist, beispielsweise einem Lastschaltgetriebe, können ein oder mehrere derartige interne Schaltelemente zur Herstellung der Verbindung mit dem Verbrennungsmotor beim Schleppstart genutzt werden bzw. entsprechend modifiziert sein. In diesem Fall kann auf eine zusätzliche, also eine externe Kupplung verzichtet werden, was sich kostengünstig sowie gewichts- und bauraumsparend auswirkt. Für den Fall, dass dem Getriebe ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Wandlerüberbrückungskupplung antriebstechnisch vorgeschaltet ist, wird die Überbrückungskupplung während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors geschlossen. Grundsätzlich ist auch eine alternative Nutzung der Wandlerüberbrückungskupplung als Schaltelement möglich.at a transmission that internal transmission clutches and / or switching brakes has, for example, a power shift transmission, can one or more such internal switching elements for the production used the connection with the internal combustion engine when tow starting be or modified accordingly. In this case can on a additional, ie an external coupling is dispensed with, which is cost-effective and saves weight and space effect. In the event that the transmission is a hydrodynamic Torque converter with a lockup clutch drive technology is connected upstream, the lock-up clutch closed during the starting process of the internal combustion engine. Basically, an alternative use of torque converter lockup clutch possible as a switching element.

Bei einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die elektrische Antriebseinrichtung eine elektrische Maschine auf, die einem Differenzialgetriebe einer Antriebsachse des Fahrzeuges zugeordnet ist, wobei die elektrische Maschine zur Durchführung eines Schleppstarts des Verbrennungsmotors mit einem separaten Schaltelement oder mit einer oder mehreren getriebeinternen Schaltelementen zusammenwirkt. Ebenso wie bei der ersten Anordnungsvariante wird auch hier für den Schleppstart während der Fahrt der Kraftfluss von den Antriebsrädern hinein in den Antriebsstrang bis zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors genutzt, wobei die elektrische Maschine auch unterstützend motorisch wirksam sein kann.at a second advantageous embodiment of the invention The electric drive device has an electrical machine on, the differential gear of a drive axle of the vehicle is assigned, wherein the electric machine to carry out a towing start of the internal combustion engine with a separate switching element or cooperates with one or more internal gear shift elements. As with the first arrangement variant is also here for the towing start while driving the power flow of the Drive wheels into the drive train to the crankshaft used the internal combustion engine, the electric machine also supportive motor can be effective.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die elektrische Antriebseinrichtung einer Vorderachse oder einer Hinterachse des Fahrzeuges zugeordnet sein. Auch Fahrzeuge mit elektrischen Antriebseinrichtungen an einer Vorderachse und einer Hinterachse sind durch die Erfindung mit erfasst. Der Schleppstart ist somit vorteilhaft sowohl bei Hybrid-Frontantrieben, bei Hybrid-Heckantrieben also auch bei Hybrid-Allradantrieben anwendbar.According to one Another feature of the invention, the electric drive device associated with a front axle or a rear axle of the vehicle be. Also vehicles with electric drive equipment at one Front axle and a rear axle are covered by the invention. Of the Towing is thus advantageous both in hybrid front drives, in hybrid rear-wheel drives so also applicable to hybrid all-wheel drives.

Es kann schließlich auch kann vorgesehen sein, dass die elektrische Antriebseinrichtung als eine elektrische Maschine ausgebildet ist, die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet ist, und dass das wenigstens eine Schaltelement als eine Trenn- oder Anfahrkupplung ausgebildet ist, die zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine angeordnet ist. Diese Anordnungsvariante der elektrischen Maschine ist besonders vorteilhaft, wenn keine geeignete getriebeinterne Schaltkupplung zur Verfügung steht oder ohnehin eine Anfahr- oder Trennkupplung vorgesehen ist.It Finally, it can also be provided that the electrical Drive device is designed as an electrical machine, which is arranged between the internal combustion engine and the transmission, and that the at least one switching element as a separating or Starting clutch is formed between the internal combustion engine and the electric machine is arranged. This arrangement variant The electric machine is particularly advantageous if no suitable internal gear shift clutch available is or anyway a start-up or disconnect clutch is provided.

Die genannten Anordnungsvarianten stehen beispielhaft für schleppstartfähige Hybridantriebsstränge. Die Erfindung umfasst auch weitere Kombinationen von Antriebsaggregaten und Schaltelementen, die einen zugkrafterhaltenden Schleppstart ohne Getriebeaktion ermöglichen.The arrangement variants mentioned are examples of schleppstartfähige Hybrid powertrains. The invention also includes others Combinations of drive units and switching elements, the one allow zugkrafterhaltenden tow start without gear action.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebes gelöst.The The object underlying the invention is also achieved by a method solved for the operation of a hybrid drive.

Gemäß den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs geht die Erfindung daher aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebes eines Fahrzeugs, mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang umfassend einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Antriebseinrichtung mit wenigstens einer elektrischen Maschine, wenigstens ein Schaltelement, mittels dem eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung und dem Verbrennungsmotor herstellbar ist, ein Getriebe und einen Abtrieb. Zudem ist vorgesehen, dass während einer elektromotorischen Fahrt ein zugkrafterhaltender Schleppstart des Verbrennungsmotors durchgeführt wird, wobei die elektrische Antriebseinrichtung einerseits über das wenigstens eine Schaltelement mit dem Verbrennungsmotor und anderseits mit dem Abtrieb verbunden ist, und bei dem zum Starten des Verbrennungsmotors ein Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinrichtung an ein Schleppmoment des Verbrennungsmotors angepasst wird.According to the Features of the independent method claim is the Invention therefore of a method for operating a hybrid drive a vehicle comprising a parallel hybrid powertrain an internal combustion engine, an electric drive device with at least one electrical machine, at least one switching element, by means of a non-positive connection between the electric drive device and the internal combustion engine produced is a gearbox and a downforce. It is also envisaged that during an electromotive ride a zugkrafterhaltender Towing start of the internal combustion engine is carried out wherein the electrical drive means on the one hand via the at least one switching element with the internal combustion engine and on the other hand connected to the output, and at the start of the internal combustion engine, a drive torque of the electric drive device is adapted to a drag torque of the internal combustion engine.

Dadurch, dass die Verbindung der elektrischen Antriebseinrichtung mit dem Abtrieb beim Starten des Verbrennungsmotors bestehen bleibt, wird der Vortrieb des Fahrzeuges nicht oder kaum gemindert, wodurch der Hybridantrieb auch bei häufigem Wechsel der Antriebsart stets eine hohe Fahrdynamik aufweist. Als Startbedingung für den Schleppstart wird eine Mindestdrehzahl der elektrischen Maschine vorausgesetzt bzw. eingestellt, wodurch eine Startfähigkeit des Verbrennungsmotors sichergestellt ist. Ein Schließen des Schaltelementes bei elektrischer Fahrt führt anschließend dazu, dass über den Abtrieb und die elektrische Maschine ein Drehmoment auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übertragen wird, das ein entegegengerichtetes Schleppmoment des Verbrennungsmotors überwindet. Dabei kann vorteilhaft das an der Schaltkupplung entstehende Startmoment durch eine entsprechende Anpassung, also etwa eine Anhebung, des Antriebsdrehmomentes der elektrischen Antriebseinrichtung kompensiert werden, so dass eine mit dem Schleppstart verbundene Stoßbelastung im Antriebstrang vergleichsweise gering gehalten wird.Thereby, that the connection of the electric drive device with the Downforce when starting the internal combustion engine remains is the propulsion of the vehicle is not or hardly diminished, causing the Hybrid drive even with frequent change of drive type always has a high driving dynamics. As a starting condition for The tow start is a minimum speed of the electric machine presumed or adjusted, whereby a starting ability of the internal combustion engine is ensured. Lock in the switching element in electric driving then leads to that about the output and the electric machine transmit a torque to the crankshaft of the engine is that overcomes a entregegendirected drag torque of the engine. In this case, advantageously, the resulting on the clutch starting torque by an appropriate adjustment, so for example an increase, the drive torque the electric drive device are compensated so that a towing start associated shock load in the drive train is kept comparatively low.

Um die Dynamik des Schleppstarts mit möglichst geringen Komforteinbußen zu verbinden, beziehungsweise um einen möglichst hohen Fahrkomfort des Hybridfahrzeuges zu gewährleisten, ist es besonders vorteilhaft, mittels einer Hybrid-Betriebsstrategie den Schleppstart als Startmethode zum Starten des Verbrennungsmotors bei einer vergleichsweise niedrigen Übersetzung des Getriebes zu priorisieren. Dies bedeutet, dass der Schleppstart vorzugsweise dann ausgeführt wird, wenn ein Getriebegang eingelegt ist, der größer als ein Anfahrgang ist. Ein Schleppstart im 1. Gang oder Rückwärtsgang wird also nach Möglichkeit vermieden.Around The dynamics of towing start with the least possible loss of comfort to connect, or to the highest possible Ensuring ride comfort of the hybrid vehicle is it is particularly advantageous, by means of a hybrid operating strategy the tow start as a starting method for starting the internal combustion engine at a relatively low gear ratio to the transmission prioritize. This means that the tow start is preferred then executed when a transmission gear is engaged, which is larger than a starting gear. A tow start in 1st gear or reverse is also possible avoided.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigtto Clarification of the invention, the description is a drawing attached with exemplary embodiments. In this shows

1 eine schematische Darstellung eines Hybridsystems eines Fahrzeuges mit einer ersten schleppstartgeeigneten Anordnung einer elektrischen Antriebseinrichtung, mit einer elektrischen Maschine zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe, 1 1 is a schematic representation of a hybrid system of a vehicle with a first drag start suitable arrangement of an electric drive device, with an electric machine between an internal combustion engine and a transmission;

2 eine schematische Darstellung eines Hybridsystems eines Fahrzeuges mit einer zweiten schleppstartgeeigneten Anordnung einer elektrischen Antriebseinrichtung, mit einer elektrischen Maschine zwischen einem Getriebe und einem Hinterachsdifferenzial, 2 1 is a schematic representation of a hybrid system of a vehicle with a second drag start-suitable arrangement of an electric drive device, with an electric machine between a transmission and a rear-axle differential;

3 eine schematische Darstellung eines Hybridsystems eines Fahrzeuges mit einer dritten schleppstartgeeigneten Anordnung einer elektrischen Antriebseinrichtung, mit zwei elektrischen Maschinen an einer Hinterachse, 3 1 is a schematic representation of a hybrid system of a vehicle with a third drag start suitable arrangement of an electric drive device, with two electric machines on a rear axle,

4 eine schematische Darstellung eines Hybridsystems eines Fahrzeuges mit einer vierten schleppstartgeeigneten Anordnung einer elektrischen Antriebseinrichtung, mit einer elektrischen Maschine zwischen einem Getriebe und einem Vorderachsdifferenzial, und 4 a schematic representation of a hybrid system of a vehicle with a fourth schleppstartgeeigneten arrangement of an electric drive device, with an electric machine between a transmission and a front-axle differential, and

5 eine schematische Darstellung eines Hybridsystems eines Fahrzeuges mit einer fünften schleppstartgeeigneten Anordnung einer elektrischen Antriebseinrichtung, mit zwei elektrischen Maschinen an einer Vorderachse. 5 a schematic representation of a hybrid system of a vehicle with a fifth schleppstartgeeigneten arrangement of an electric drive device, with two electric machines on a front axle.

Demnach ist in 1 ein Schema eines Hybridsystems 1 eines Fahrzeuges mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang 2 dargestellt, wie er beispielsweise für ein Nutzfahrzeug (Lastkraftwagen, Bus, Sonderfahrzeug) vorgesehen sein kann. Der Antriebsstrang 2 weist einen Verbrennungsmotor 3, beispielsweise einen Dieselmotor mit einer Kurbelwelle 24 auf, die über ein als Trenn- oder Anfahrkupplung ausgebildetes Schaltelement 4 mit einer eine elektrische Maschine 27 aufweisenden elektrischen Antriebseinrichtung 5 verbindbar ist. Die elektrische Maschine 27 ist über einen Getriebeeingang 6 mit einem Getriebe 7, beispielsweise einem automatisierten Schaltgetriebe, koppelbar. Dem Getriebe 7 kann ein nicht näher erläuterter Nebenabtrieb (PTO: Power Take- Off) 8 nachgeordnet sein. Über einen Abtrieb 26 und ein Differenzialgetriebe 9 kann ein jeweils anliegendes Abtriebsdrehmoment des Hybridantriebes 1 an eine Antriebsachse 10 und über diese an die Antriebsräder 11 weitergeleitet werden.Accordingly, in 1 a scheme of a hybrid system 1 a vehicle with a parallel hybrid powertrain 2 represented as it may be provided for example for a commercial vehicle (truck, bus, special vehicle). The powertrain 2 has an internal combustion engine 3 For example, a diesel engine with a crankshaft 24 on, which is designed as a separating or starting clutch switching element 4 with an electric machine 27 having electric drive device 5 is connectable. The electric machine 27 is via a transmission input 6 with a gear 7 , For example, an automated transmission, coupled. The transmission 7 can an unspecified power take-off (PTO: Power Take-Off) 8th be subordinate. About a downforce 26 and a differential gear 9 can each applied output torque of the hybrid drive 1 to a drive axle 10 and about this to the drive wheels 11 to get redirected.

Die Elektromaschine 27 kann je nach Betriebssituation als elektrisches Antriebsaggregat oder als Generator betrieben werden. Dazu ist sie mit einem Umrichter 12 verbunden, der von einem Umrichter-Steuergerät 13 ansteuerbar ist. Über den Umrichter 12 ist die Elektromaschine 27 mit einem elektrischen Energiespeicher 14, beispielsweise einer 340 V-Hochvolt-Batterie (auch Supercaps sind möglich), verbunden. Im motorischen Betrieb wird die Elektromaschine 27 vom Energiespeicher 14 gespeist. Im generatorischen Betrieb, also beim Antrieb durch den Verbrennungsmotor 3 und/oder im Rekuperationsbetrieb, wird der Energiespeicher 14 von der Elektromaschine 27 aufgeladen. Weiterhin fungiert die Elektromaschine 27 als integrierter Startergenerator zum Starten des Verbrennungsmotors 3.The electric machine 27 can be operated depending on the operating situation as an electric drive unit or as a generator. She is with a converter 12 connected by an inverter control unit 13 is controllable. About the inverter 12 is the electric machine 27 with an electrical energy storage 14 , For example, a 340 V high-voltage battery (supercaps are also possible) connected. In motor operation, the electric machine 27 from the energy store 14 fed. In generator mode, ie when driven by the internal combustion engine 3 and / or in Rekuperationsbetrieb, the energy storage 14 from the electric machine 27 charged. Furthermore, the electric machine acts 27 as an integrated starter generator for starting the internal combustion engine 3 ,

Der Hochvoltkreis des Energiespeichers 14 bzw. die daran angeschlossenen Steuergeräte sind über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler (DC/DC) 15 an ein Bordnetz (24 V oder 12 V) 16 angeschlossen. Der Energiespeicher 14 ist über ein Batteriemanagementsystem (BMS) 17 bezüglich seines Ladezustandes (SOC: State of Charge) überwachbar und regelbar. Der Gleichspannungswandler 15 ist von einem Gleichspannungswandler-Steuergerät 18 ansteuerbar. Zudem ist ein Steuergerät 19 für nicht näher erläuterte Bremsregelungsfunktionen, insbesondere ein Antiblockiersystem (ABS) bzw. ein elektronisches Bremssystem (EBS) sowie ein weiteres Steuergerät 20 für eine elektronische Dieselregelung (EDC) des beispielhaft als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungsmotors 3 vorhanden. Die einzelnen genannten Steuergeräte können auch, wenigstens zum Teil, in einem einzigen Steuergerät zusammengefasst sein.The high-voltage circuit of the energy storage 14 or the control units connected to it are via a bidirectional DC-DC converter (DC / DC) 15 to a vehicle electrical system (24 V or 12 V) 16 connected. The energy storage 14 is via a battery management system (BMS) 17 regarding its state of charge (SOC) awake and controllable. The DC-DC converter 15 is from a DC-DC converter controller 18 controllable. There is also a control unit 19 for unspecified brake control functions, in particular an anti-lock brake system (ABS) or an electronic brake system (EBS) and another control device 20 for an electronic diesel control (EDC) of the example designed as a diesel engine internal combustion engine 3 available. The individual control units mentioned can also be combined, at least in part, in a single control unit.

Weiterhin ist eine integrierte Steuerungseinrichtung 21 vorhanden, in der ein Getriebesteuergerät (TCU: Transmission Control Unit), ein Hybridsteuergerät (HCU: Hybrid Control Unit) sowie verschiedene Betriebsfunktionen zusammengefasst sind. Der Steuerungseinrichtung 21 ist eine Steuerungseinheit 25 zur Ansteuerung des Schaltelementes 4 zugeordnet, die auch in die Steuerungseinrichtung 21 integriert sein kann. Die Steuerungseinheit 25 ist derart ausgebildet, dass sie mit der Steuerungseinrichtung 21, die auch den Betrieb der elektrischen Antriebseinrichtung 5 regelt, zusammenwirkt.Furthermore, an integrated control device 21 It contains a transmission control unit (TCU: Transmission Control Unit), a hybrid control unit (HCU: Hybrid Control Unit) and various operating functions. The control device 21 is a control unit 25 for controlling the switching element 4 also assigned to the control device 21 can be integrated. The control unit 25 is configured to communicate with the controller 21 which also includes the operation of the electric drive device 5 regulates, cooperates.

Eine jeweilige Antriebsenergieverteilung und Funktionssteuerung der einzelnen Komponenten des Hybridantriebs ist über eine zentrale Strategie-Einheit 22 vorgebbar, die, vorteilhaft über einen Datenbus (z. B. CAN) 23, mit der Steuerungseinrichtung 21 und der Steuereinheit 25 sowie den weiteren relevanten Steuergeräten 13, 17, 18, 19 verbunden ist.A respective drive energy distribution and function control of the individual components of the hybrid drive is via a central strategy unit 22 specifiable, which, advantageously via a data bus (eg CAN) 23 , with the control device 21 and the control unit 25 as well as the other relevant control units 13 . 17 . 18 . 19 connected is.

Ein erfindungsgemäßer Schleppstart bei dem Hybridsystem 1 geht aus von einem elektrischen Fahrbetrieb, bei dem das Fahrzeug von der elektrischen Maschine 27, das Getriebe 7 mit einer eingelegten Gangstufe, vorzugsweise einer Gangstufe oberhalb einer 1. Gangstufe, und den Abtrieb 26 angetrieben wird. Zum Starten des Verbrennungsmotors 3 wird die Schaltkupplung 4 geschlossen und damit die elektrische Maschine 27 mit der Kurbelwelle 24 kraftschlüssig verbunden. Gleichzeitig bleibt die elektrische Maschine 27 mit dem Abtrieb 26 verbunden. Die Kurbelwelle 24 wird in der Folge mit einem Drehmoment beaufschlagt, welches aus einem Antriebsmoment der elektrischen Maschine 27 und einem weiteren Antriebsmoment resultiert, welches von den Antriebsrädern 11 über das Getriebe 7 und die Schaltkupplung 4 zur Kurbelwelle 24 geleitet wird. Überschreitet das Kupplungsmoment an der Kupplung 4 den inneren Schleppwiderstand des Verbrennungsmotors 3 und liegt eine genügend hohe Startdrehzahl vor, so läuft der Verbrennungsmotor 3 in Zusammenwirkung mit einer entsprechenden Kraftstoffeinspritzung, Motor- und Ventiltriebssteuerung an. Da während des Startvorgangs der Verbrennungsmo tor 3 mit dem Abtrieb 26 verbunden ist, wird der Schleppstart im Fahrbetrieb zwar vom Fahrer deutlich wahrgenommen, erfolgt aber wunschgemäß sehr schnell und dynamisch.An inventive tow start in the hybrid system 1 assumes an electric driving operation in which the vehicle is disconnected from the electric machine 27 , The gear 7 with an engaged gear, preferably a gear above a first gear, and the output 26 is driven. To start the internal combustion engine 3 becomes the clutch 4 closed and thus the electric machine 27 with the crankshaft 24 positively connected. At the same time the electric machine remains 27 with the downforce 26 connected. The crankshaft 24 is applied in the sequence with a torque which consists of a drive torque of the electric machine 27 and a further drive torque resulting from the drive wheels 11 over the transmission 7 and the clutch 4 to the crankshaft 24 is directed. Exceeds the clutch torque on the clutch 4 the internal drag resistance of the internal combustion engine 3 and if there is a sufficiently high starting speed, the internal combustion engine runs 3 in conjunction with a corresponding fuel injection, engine and valve train control. Since during the startup of the Verbrennungsmo tor 3 with the downforce 26 is connected, the tow start is clearly perceived while driving by the driver, but is done as desired very quickly and dynamically.

Die 2 zeigt ein Schema eines Hybridsystems 1' eines Fahrzeuges mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang 2', bei dem eine elektrische Antriebseinrichtung 5' angeordnet ist. Bei dieser elektrischen Antriebseinrichtung 5' ist die elektrische Maschine 27 einem Getriebe 7' nachgeordnet. Das Getriebe 7' ist beispielsweise als ein Lastschaltautomat mit einem vorgeschaltetem hydrodynamischen Drehmomentwandler 30 mit Wandlerüberbrückungskupplung ausgebildet. Anstelle einer separaten Trenn- und Anfahrkupplung ist für den Schleppstart ein getriebeinternes Schaltelement 29, beispielsweise eine Reibkupplung, vorgesehen, das von der Steuerungseinheit 25 steuerbar ist. Bei einem Schleppstart mit dem Hybridsystem 1' wird das getriebeinterne Schaltelement 29 und die gegebenenfalls vorhandene Wandlerüberbrückungskupplung geschlossen, so dass von der elektrischen Antriebseinrichtung 5' und dem Abtrieb 26 über das Getriebe 7', das getriebeinterne Schaltelement 29 und die geschlossene Wandlerüberbrückungskupplung ein Start-Drehmoment an den Verbrennungsmotor 3 weitergeleitet wird.The 2 shows a schematic of a hybrid system 1' a vehicle with a parallel hybrid powertrain 2 ' in which an electric drive device 5 ' is arranged. In this electric drive device 5 ' is the electric machine 27 a gearbox 7 ' downstream. The gear 7 ' is, for example, as a load switching machine with an upstream hydrodynamic torque converter 30 designed with converter lockup clutch. Instead of a separate separating and starting clutch for the tow start is an internal gear shift element 29 , For example, a friction clutch, provided by the control unit 25 is controllable. In a tow launch with the hybrid system 1' becomes the internal gear shift element 29 and the optionally present lockup clutch closed, so that of the electric drive means 5 ' and the downforce 26 over the transmission 7 ' , the internal gear shift element 29 and the closed lockup clutch applies a starting torque to the engine 3 is forwarded.

Die 3 zeigt ein Schema eines Hybridsystems 1'' eines Fahrzeuges mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang 2'', bei dem eine achsseitige elektrische Antriebseinrichtung 5'' vorgesehen ist. Diese Antriebseinrichtung 5'' weist zwei elektrische Maschinen 28 und 28' auf, die der Antriebsachse 10 bzw. den Antriebsrädern 11 zugeordnet sind. Ein Schleppstart erfolgt analog zum Hybridsystem 1'.The 3 shows a schematic of a hybrid system 1'' a vehicle with a parallel hybrid powertrain 2 '' in which an axle-side electric drive device 5 '' is provided. This drive device 5 '' has two electrical machines 28 and 28 ' on, the drive axle 10 or the drive wheels 11 assigned. A tow start is analogous to the hybrid system 1' ,

Bei den in 4 und 5 gezeigten Hybridsystemen 1''' und 1'''' sind die Antriebachsen gegenüber den Hybridsystemen der 1 bis 3 vertauscht, also ist ein Frontantrieb anstelle eines Heckantriebs vorgesehen. In 4 ist demnach ein Antriebsstrang 2''' mit einer elektrischen Antriebseinrich tung 5''' gezeigt, wobei die elektrische Maschine 27 einem Differenzial 9' einer vorderen Antriebsachse 10' mit den Antriebsrädern 11' zugeordnet ist. 5 zeigt schließlich einen Antriebsstrang 2'''' analog zum Hybridsystem 1'' der 3 mit einer achsseitigen elektrischen Antriebseinrichtung 5'''', wobei die elektrischen Maschinen 28, 28' jedoch an der vorderen Antriebsachse 10' angeordnet sind. Ein Schleppstart mit diesen Hybridsystemen 1''' und 1'''' erfolgt analog zu einem Schleppstart gemäß den in 2 und 3 beschriebenen Hybridsystemen 1' und 1''.At the in 4 and 5 shown hybrid systems 1''' and 1'''' are the drive axes compared to the hybrid systems of 1 to 3 reversed, so a front-wheel drive is provided instead of a rear-wheel drive. In 4 is therefore a powertrain 2 ''' with an electric drive device 5 ''' shown, the electric machine 27 a differential 9 ' a front drive axle 10 ' with the drive wheels 11 ' assigned. 5 finally shows a drive train 2 '''' analogous to the hybrid system 1'' of the 3 with an axle-side electric drive device 5 '''' where the electric machines 28 . 28 ' however, on the front drive axle 10 ' are arranged. A tow start with these hybrid systems 1''' and 1'''' takes place analogously to a tow start according to the in 2 and 3 described hybrid systems 1' and 1'' ,

1, 1', 1'', 1''', 1''''1, 1 ', 1' ', 1' '', 1 '' ''
Hybridsystemhybrid system
2, 2', 2'', 2''', 2''''2, 2 ', 2' ', 2' '', 2 '' ''
Antriebsstrangpowertrain
33
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
44
Schaltelementswitching element
5, 5', 5'', 5''', 5''''5, 5 ', 5' ', 5' '', 5 '' ''
Elektrische Antriebseinrichtungelectrical driving means
66
Getriebeeingangtransmission input
7, 7'7, 7 '
Getriebetransmission
88th
NebenabtriebPTO
9, 9'9 9 '
Differenzialdifferential
10, 10'10 10 '
Antriebsachsedrive axle
11, 11'11 11 '
Fahrzeugradvehicle
1212
Umrichterinverter
1313
Umrichter-SteuergerätInverter control unit
1414
Elektrischer Antriebsenergiespeicherelectrical Drive energy storage
1515
GleichspannungswandlerDC converter
1616
Bordnetzboard network
1717
BatteriemanagementsystemBattery Management System
1818
Spannungswandler-SteuergerätVoltage converter control device
1919
Elektronische Bremsregelungelectronic brake control
2020
Elektronische Dieselregelungelectronic diesel control
2121
Steuerungseinrichtungcontrol device
2222
Betriebsstrategie-EinheitOperating strategy unit
2323
Datenbusbus
2424
Kurbelwellecrankshaft
2525
Schaltelement-SteuereinheitSwitching element control unit
2626
Abtrieboutput
2727
Elektrische Maschineelectrical machine
28, 28'28 28 '
Elektrische Maschineelectrical machine
2929
Getriebeinternes SchaltelementInternal gear switching element
3030
Hydrodynamischer DrehmomentwandlerHydrodynamic torque converter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Hybridantrieb eines Fahrzeugs, mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang (2, 2', 2'', 2''', 2''''), der als Triebstrangkomponenten einen Verbrennungsmotor (3), eine elektrische Antriebseinrichtung (5, 5', 5'', 5''', 5'''') mit wenigstens einer elektrischen Maschine (27, 28, 28'), wenigstens ein Schaltelement (4, 29), mittels dem eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung (5, 5', 5'', 5''', 5'''') und dem Verbrennungsmotor (3) herstellbar ist, ein Getriebe (7, 7') und einen Abtrieb (26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Parallelhybrid-Antriebsstrang (2, 2', 2'', 2''', 2'''') die Ausbildung und Anordnung der elektrischen Antriebseinrichtung (5, 5', 5'', 5''', 5'''') und des wenigstens einen Schaltelementes (4, 29) derart aufeinander abgestimmt sind und die Triebstrangkomponenten derart zusammenwirken, dass bei beliebigen Getriebebauarten während einer elektromotorischen Fahrt ein zugkrafterhaltender Schleppstart des Verbrennungsmotors (3) durchführbar ist.Hybrid propulsion of a vehicle, with a parallel hybrid powertrain ( 2 . 2 ' . 2 '' . 2 ''' . 2 '''' ), the drivetrain components of an internal combustion engine ( 3 ), an electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 '''' ) with at least one electric machine ( 27 . 28 . 28 ' ), at least one switching element ( 4 . 29 ), by means of which a frictional connection between the electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 '''' ) and the internal combustion engine ( 3 ) can be produced, a transmission ( 7 . 7 ' ) and an output ( 26 ), characterized in that in the parallel hybrid powertrain ( 2 . 2 ' . 2 '' . 2 ''' . 2 '''' ) the design and arrangement of the electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 '''' ) and the at least one switching element ( 4 . 29 ) are coordinated with each other and the drive train components cooperate in such a way that in any type of transmission during an electromotive drive a zugkrafterhaltenden towing start of the internal combustion engine ( 3 ) is feasible. Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schaltelement (4) als eine separate Trenn- oder Anfahrkupplung ausgebildet ist.Hybrid drive according to claim 1, characterized in that the at least one switching element ( 4 ) is formed as a separate separating or starting clutch. Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schaltelement (29) als eine getriebeinterne Schaltkupplung oder Schaltbremse ausgebildet ist.Hybrid drive according to claim 1, characterized in that the at least one switching element ( 29 ) is designed as a transmission internal clutch or shift brake. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinrichtung (5'', 5'''') zwei an einer Antriebsachse (10, 10') des Fahrzeuges angeordnete elektrische Maschinen (28, 28') aufweist, wobei jeweils eine elektrische Maschine (28, 28') einem Antriebsrad (11, 11') des Fahrzeuges zugeordnet ist, und dass wenigs tens eine der elektrischen Maschinen (28, 28') zur Durchführung eines Schleppstarts des Verbrennungsmotors (3) mit einem separaten Schaltelement (4) oder mit einem oder mehreren getriebeinternen Schaltelementen (29) zusammenwirkt.Hybrid drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electric drive device ( 5 '' . 5 '''' ) two on a drive axle ( 10 . 10 ' ) of the vehicle arranged electrical machines ( 28 . 28 ' ), wherein in each case an electrical machine ( 28 . 28 ' ) a drive wheel ( 11 . 11 ' ) of the vehicle, and that at least one of the electrical machines ( 28 . 28 ' ) for carrying out a towed start of the internal combustion engine ( 3 ) with a separate switching element ( 4 ) or with one or more internal gear shift elements ( 29 ) cooperates. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinrichtung (5', 5''') eine elektrische Maschine (27) aufweist, die einem Differenzial (9, 9') einer Antriebsachse (10, 10') des Fahrzeuges zugeordnet ist, und dass die elektrische Maschine (27) zur Durchführung eines Schleppstarts des Verbrennungsmotors (3) mit einem separaten Schaltelement (4) oder mit einer oder mehreren getriebeinternen Schaltelementen (29) zusammenwirkt.Hybrid drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electric drive device ( 5 ' . 5 ''' ) an electric machine ( 27 ), which is a differential ( 9 . 9 ' ) of a drive axle ( 10 . 10 ' ) of the vehicle, and that the electric machine ( 27 ) for carrying out a towed start of the internal combustion engine ( 3 ) with a separate switching element ( 4 ) or with one or more internal gear shifting elements ( 29 ) cooperates. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinrichtung (5''', 5'''') einer Vorderachse (10') des Fahrzeuges zugeordnet ist.Hybrid drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electric drive device ( 5 ''' . 5 '''' ) of a front axle ( 10 ' ) of the vehicle is assigned. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinrichtung (5, 5', 5'') einer Hinterachse (10) des Fahrzeuges zugeordnet ist.Hybrid drive according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' ) a rear axle ( 10 ) of the vehicle is assigned. Hybridantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinrichtung (5) als eine elektrische Maschine (27) ausgebildet ist, die zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und dem Getriebe (7) angeordnet ist, und dass das wenigstens eine Schaltelement (4) als eine Trenn- oder Anfahrkupplung ausgebildet ist, die zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und der elektrischen Maschine (27) angeordnet ist.Hybrid drive according to claim 1 and 2, characterized in that the electric drive device ( 5 ) as an electrical machine ( 27 ) formed between the internal combustion engine ( 3 ) and the transmission ( 7 ) is arranged, and that the at least one switching element ( 4 ) is designed as a separating or starting clutch which is connected between the internal combustion engine ( 3 ) and the electric machine ( 27 ) is arranged. Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebes eines Fahrzeugs, mit einem Parallelhybrid-Antriebsstrang (2, 2', 2'', 2''', 2'''') umfassend einen Verbrennungsmotor (3), eine elektrische Antriebseinrichtung (5, 5', 5'', 5''', 5'''') mit wenigstens einer elektrischen Maschine (27, 28, 28'), wenigstens ein Schaltelement (4, 29), mittels dem eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung (5, 5', 5'', 5''', 5'''') und dem Verbrennungsmotor (3) herstellbar ist, ein Getriebe (7, 7') und einen Abtrieb (26), dadurch gekennzeichnet, dass während einer elektromotorischen Fahrt ein zugkrafterhaltender Schleppstart des Verbrennungsmotors (3) durchgeführt wird, wobei die elektrische Antriebseinrichtung (5, 5', 5'', 5''', 5'''') einerseits über das wenigstens eine Schaltelement (4, 29) mit dem Verbrennungsmotor (3) und anderseits mit dem Abtrieb (26) verbunden ist, und bei dem zum Starten des Verbrennungsmotors (3) ein Antriebsdrehmoment der elektrischen Antriebseinrichtung (5, 5', 5'', 5''', 5'''') an ein Schleppmoment des Verbrennungsmotors (3) angepasst wird.Method for operating a hybrid drive of a vehicle, having a parallel-hybrid drive train ( 2 . 2 ' . 2 '' . 2 ''' . 2 '''' ) comprising an internal combustion engine ( 3 ), an electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 '''' ) with at least one electric machine ( 27 . 28 . 28 ' ), at least one switching element ( 4 . 29 ), by means of which a frictional connection between the electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 '''' ) and the internal combustion engine ( 3 ) can be produced, a transmission ( 7 . 7 ' ) and an output ( 26 ), characterized in that during an electromotive drive a zugkrafterhaltenden tow start of the internal combustion engine ( 3 ), wherein the electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 '''' ) on the one hand via the at least one switching element ( 4 . 29 ) with the internal combustion engine ( 3 ) and on the other hand with the output ( 26 ) and in which for starting the internal combustion engine ( 3 ) a drive torque of the electric drive device ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' . 5 '''' ) to a drag torque of the internal combustion engine ( 3 ) is adjusted. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Hybrid-Betriebsstrategie ein Schleppstart als eine Startmethode zum Starten des Verbrennungsmotors (3) priorisiert durchgeführt wird, wenn eine vergleichsweise niedrige Übersetzung des Getriebes (7, 7') eingelegt ist.A method according to claim 9, characterized in that by means of a hybrid operating strategy, a towing start as a starting method for starting the internal combustion engine ( 3 ) is performed prioritized when a comparatively low transmission ratio ( 7 . 7 ' ) is inserted. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleppstart des Verbrennungsmotors (3) durchgeführt wird, wenn ein Getriebegang eingelegt ist, der größer als ein Anfahrgang ist.A method according to claim 10, characterized in that a tow start of the internal combustion engine ( 3 ) is performed when a gear is engaged, which is greater than a starting gear.
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