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Title:
METHOD FOR INCREASING THE SECURITY OF A HYBRID VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/174061
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for increasing the security of a hybrid vehicle, in which a hybrid disconnect clutch (4) disconnects or connects an internal combustion engine (2) and an electric motor (3), and the torque supplied by the internal combustion engine (2) and/or the electric motor (3) is transferred to the drive wheels (10) of the hybrid vehicle. According to a method in which dangerous situations are avoided, the rotational speed (Nlce) of the internal combustion engine (2) is limited to the actual speed (NEMot) of the electric motor (3) in the event of a failure of the hybrid disconnect clutch (4) when using the electric motor (3) as a drive motor.

Inventors:
REUSCHEL, Michael (Läufelsbergweg 3, Ottersweier, 77833, DE)
Application Number:
DE2017/100211
Publication Date:
October 12, 2017
Filing Date:
March 17, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
B60K6/48; B60W10/06; B60W20/50; B60W50/02; F16D48/02
Domestic Patent References:
WO2015090307A22015-06-25
Foreign References:
EP2657098A12013-10-30
DE102011054480A12013-04-18
DE102014206491A12015-10-08
DE102008042307A12010-04-01
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines Hybridfahrzeuges, bei welchem eine Hybridtrennkupplung (4) einen Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet und das durch den Verbrennungsmotor (2) und/oder den Elektromotor (3) ausgegebene Moment auf Antriebsräder (10) des Hybridfahrzeuges übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verwendung des Elektromotors (3) als Antriebsmotor in einem Fehlerfall der Hybridtrennkupplung (4) eine Drehzahl (NIce) des Verbrennungsmotors (2) auf die aktuelle Drehzahl (NEMot) des Elektromotors (3) begrenzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (NIce) des Verbrennungsmotors (2) kleiner oder gleich der aktuellen Drehzahl

(NEMot) des Elektromotors (3) eingestellt wird, wenn die Drehzahl (NEMot) des Elektromotors 3 gleich einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (2) ist oder über dieser liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündung des Verbrennungsmotors (2) unterdrückt wird, wenn die aktuelle Drehzahl (NEMot) des Elektromotors (3) unter der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (2) liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer fehlenden Begrenzung der Drehzahl (NIce) des Verbrennungsmotors (2) auf die aktuelle Drehzahl (NEMot) des Elektromotors (3) oberhalb der Elektromotordrehzahl (NEMot) ein Momenteneingriff am Verbrennungsmotor (2) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer fehlenden Begrenzung der Drehzahl (NIce) des Verbrennungsmotors (2) auf die aktuelle Drehzahl (NEMot) des Elektromotors (3) oberhalb der Elektromotordrehzahl (NEMot) ein Zündeingriff am Verbrennungsmotor (2) erfolgt. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung des Fehlerfalls an der Hybridtrennkupplung (4) die Drehzahlen des Verbrennungsmotors (2) und des Elektromotors (3) überwacht werden.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung des Fehlerfalls an der Hybridtrennkupplung (4) der Drehzahl (NEMot) des Elektromotors (3) ein Modulationssignal aufgeprägt wird, wobei bei Auftreten des Modulationssignals auf der Drehzahl (Nlce) des Verbrennungsmotors (2) darauf geschlossen wird, dass die Hybridtrennkupplung (4) ein Moment (Trq-Cl) überträgt.

Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines Hybridfahrzeuges, bei welchem eine Hybridtrennkupplung (4) einen Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet und das durch den Verbrennungsmotor (2) und/oder den Elektromotor (3) ausgegebene Moment auf Antriebsräder (10) des Hybridfahrzeuges übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Anfahren mit dem Elektromotor (3) die Hybridtrennkupplung (4) geöffnet ist und infolge eines niedrigen Batteriezustandes einer Batterie des Elektromotors (3) der Verbrennungsmotor (2) zum Laden der Batterie gestartet wird, wobei bei einem unbeabsichtigten Schließen der Hybridtrennkupplung (4) ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche eingeleitet wird.

Description:
Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines Hybridfahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines Hybridfahrzeuges, bei welchem eine Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor trennt oder verbindet und das durch den Verbrennungsmotor und/oder den Elektromotor ausgegebene Moment auf Antriebsräder des Hybridfahrzeuges übertragen wird.

Bei Hybridfahrzeugen, welche verschiedene Kombinationen der Antriebsarten zulassen, wie elektromotorisch, elektrogeneratorisch, Verbrennungsmotor in Schub- oder Zugbetrieb, Verbrennungsmotor oder Elektromotor AUS, ist eine mechanische Entkopplung der Momente vom Verbrennungsmotor und Elektromotor nötig. Die Entkopplung von Verbrennungsmotor und Elektromotor erfolgt dabei typischerweise durch eine Hybridtrennkupplung, die automatisch betätigt wird. Diese automatische Betätigung der Hybridtrennkupplung erfolgt über einen Aktor, bestehend aus einem Steuergerät mit einer entsprechenden Software zur Ansteuerung des elektromechanischen oder elektrohydraulischen Aktors, der die Kupplung betätigt. Bei vorgegebenen Betriebszu- ständen, bei welchen die Hybridtrennkupplung offen sein muss, kann es aber durch eine fehlerhafte Ansteuerung durch das Steuergerät dazu kommen, dass sich die Hybridtrennkupplung schließt, was zu Sicherheitsproblemen beim Antrieb des Hybrid- fahrzeuges führen kann. Maßnahmen, die bekannt sind, bei einem solchen Fehlerfall die Sicherheit des Hybridfahrzeuges zu erhöhen, bestehen darin, dass eine weitere Kupplung, welche in einem typischerweise nachgelagerten Getriebe angeordnet ist, in einen Schutzmodus übergeht, indem die nachgelagerte Kupplung ganz oder teilweise geöffnet wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines Hybridfahrzeuges anzugeben, das zur Verhinderung von Sicherheitsrisiken bei einer fehlerhaften Öffnung der Hybridtrennkupplung angewendet wird.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Verwendung des Elektromotors als Antriebsmotor in einem Fehlerfall der Hybridtrennkupplung eine Drehzahl des Verbrennungsmotors auf die aktuelle Drehzahl des Elektromotors begrenzt wird. Dadurch, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors die Drehzahl des Elektromotors nicht übersteigt, kann eine Beschleunigung des Hybridfahrzeuges nicht erfolgen, so dass sicherheitskritische Situationen, die durch eine ungewollte Beschleunigung des Hybridfahrzeuges hervorgerufen werden können, zuverlässig unterbunden werden.

Vorteilhafterweise wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors kleiner oder gleich der aktuellen Drehzahl des Elektromotors eingestellt, wenn die Drehzahl des Elektromotors gleich einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors ist oder über dieser liegt. Dies hat den Vorteil, dass der Verbrennungsmotor zwar weiter arbeitet und beispielsweise zum Laden einer Hochvoltbatterie des Elektromotors genutzt werden kann, aber keinerlei Beitrag zum Antrieb des Hybridfahrzeuges leisten kann. In einer Alternative wird eine Zündung des Verbrennungsmotors unterdrückt, wenn die aktuelle Drehzahl des Elektromotors unter der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt. Somit wird sichergestellt, dass der Verbrennungsmotor nicht aktiviert wird und somit keinen Beitrag zum Antrieb des Hybridfahrzeuges leistet.

In einer Variante wird bei einer fehlenden Begrenzung der Drehzahl des Verbren- nungsmotors auf die aktuelle Drehzahl des Elektromotors oberhalb der Elektromotordrehzahl ein Momenteneingriff am Verbrennungsmotor durchgeführt. Mittels eines solchen Momenteneingriffs kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors reduziert werden und somit ihre Auswirkung auf den Antrieb des Hybridfahrzeuges eingeschränkt werden. Alternativ erfolgt bei einer fehlenden Begrenzung der Drehzahl des Verbrennungsmotors auf die aktuelle Drehzahl des Elektromotors oberhalb der Elektromotordrehzahl ein Zündeingriff am Verbrennungsmotor. Durch die Unterbindung von Zündungen des Verbrennungsmotors kann eine Drehzahlzunahme des Verbrennungsmotors verhindert werden. In einer Ausführungsform werden zur Überwachung des Fehlerfalls an der Hybridtrennkupplung die Drehzahlen des Verbrennungsmotors und des Elektromotors überwacht. Damit kann zuverlässig darauf geschlossen werden, ob die Hybridtrennkupplung ein Kupplungsmoment überträgt oder nicht, d.h. ob diese geschlossen oder geöffnet ist. Vorteilhafterweise wird zur Überwachung des Fehlerfalls an der Hybridtrennkupplung der Drehzahl des Elektromotors ein Modulationssignal aufgeprägt, wobei bei Auftreten des Modulationssignals auf der Drehzahl des Verbrennungsmotors darauf geschlos- sen wird, dass die Hybridtrennkupplung ein Moment überträgt. Diese Überwachungsmethode ist besonders dann von Vorteil, wenn die Hybridtrennkupplung eigentlich offen sein soll. Bei der Feststellung einer Übertragung des Modulationssignales auf der Drehzahl des Verbrennungsmotors kann sicher darauf geschlossen werden, dass die Hybridtrennkupplung sich in einem unbeabsichtigt geschlossenen Zustand befindet.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit eines Hybridfahrzeuges, bei welchem eine Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor trennt oder verbindet und das durch den Verbrennungsmotor und/oder den Elektromotor ausgegebene Moment auf Antriebsräder des Hybridfahrzeuges übertragen wird. Bei einem Verfahren, bei welchem der Sicherheitszustand des Hybridfahrzeuges erhöht werden kann, ist bei einem Anfahren mit einem Elektromotor die Hybridtrennkupplung geöffnet, wobei infolge eines niedrigen Batteriezustandes einer Batterie des Elektromotors der Verbrennungsmotor zum Laden der Batterie gestartet wird, wobei bei einem unbeabsichtigten Schließen der Hyb- ridtrennkupplung ein Verfahren nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung erläuterten Merkmal eingeleitet wird.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsbeispiele zu. Eines davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Situation des Fahrbetriebes des Hybridfahrzeuges nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.

In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges dargestellt. Dieser Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 ist direkt hinter dem Verbrennungsmotor 2 eine Hybridtrennkupplung angeordnet. Verbrennungsmotor 2 und Hybridtrennkupplung 4 sind über eine Kurbelwelle 5 miteinander verbunden. Der Elektromotor 3 weist einen drehbaren Rotor 6 und einen festste- henden Stator 7 auf. Die Abtriebswelle 8 der Hybridtrennkupplung 4 ist mit einem Getriebe 9 verbunden, welches ein nicht weiter dargestelltes Koppelelement, beispiels- weise eine zweite Kupplung oder einen Drehmomentwandler enthält, die zwischen dem Elektromotor 3 und dem Getriebe 9 angeordnet sind. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Der Elektromotor 3 und das Ge- triebe 9 bilden dabei ein Getriebesystem 1 1 , welches von einem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 angesteuert wird.

Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrennkupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges 1 mit dem von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit angetriebenem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von dem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 betätigt.

In einem weiteren Betriebszustand wird das Hybridfahrzeug aus dem Stand mit dem Elektromotor 3 angefahren. Der Verbrennungsmotor 2 steht, wobei die Hybridtrenn- kupplung 4 geöffnet ist. In Fig. 2a sind die Drehzahl NIce des Verbrennungsmotors 2 und die Drehzahl NEMot des Elektromotors 3 über der Zeit dargestellt. Fig. 2b zeigt das von der Hybridtrennkupplung 4 übertragene aktuelle Moment Trq_CI, während in Fig. 2c die Anforderung B_Res_lce für den Start des Verbrennungsmotors 2 verdeutlicht ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Hybridtrennkupplung 4 zum Zeitpunkt t=10s, bedingt durch einen Defekt im hydrostatischen Kupplungsaktor 12 unbeabsichtigt geschlossen und ein Moment Trq_CI übertragen. Zum Zeitpunkt t=20s wird aber durch einen niedrigen Batterieladezustand (SOC) einer nicht weiter dargestellten Hochvoltbatterie des Elektromotors 3 der Verbrennungsmotor 2 gestartet, welcher durch eine erhöhte Ladedrehzahl NIce von ca. 1500 U/min die Batterie laden soll. Für diesen Zustand ist es aber notwendig, dass die Hybridtrennkupplung 4 offen ist. Da aufgrund des Defektes des hydrostatischen Kupplungsaktors 12 die Hybridtrennkupplung 4 geschlossen ist, wird das Hybridfahrzeug unbeabsichtigt ab einer Zeit von t>20s beschleunigt, was zu einer kritischen Fahrsituation führen kann.

Die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Gefahrensituation kann durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens unterbunden werden, wie es in Fig. 3 anhand eines Ausführungsbeispiels gezeigt ist. Fig. 3 weist die gleichen Teildiagramme 3a, 3b, 3c wie Fig. 2 auf. In dem Fall, dass bei dem Zeitpunkt t=10s die Hybridtrennkupplung 4 ungewollt schließt, wird das Schließen dieser Hybridtrennkupplung 4 er- kannt. Die Erkennung erfolgt dabei durch die Überwachung der Drehzahlen des Verbrennungsmotors 2 und des Elektromotors 3. Um festzustellen, ob die Hybridtrennkupplung 4 wirklich ein Drehmoment überträgt, wird auf die Drehzahl des Elektromotors 3 ein Nicht-Fahrkomfort-relevantes Modulationssignal aufgeprägt. Bei diesem Modulationssignal kann es sich beispielsweise um eine 30 Hz-Sinusschwingung mit geringer Momentenamplitude handeln. Ist die Hybridtrennkupplung 4, wie im vorliegenden Fall geschlossen, so wird diese Modulation auf dem Drehzahlsignal des Verbrennungsmotors 2 auftreten. Dies kann durch Korrelations- oder Log-in-Verfahren geprüft werden. Anhand dieser Auswertung wird zuverlässig festgestellt, dass die Kupplung nicht geöffnet ist.

Da aber bekannt ist, dass die Hybridtrennkupplung 4 nicht geöffnet ist, wird am Verbrennungsmotor 2 ein Drehzahlmodus eingestellt, welcher die Drehzahl NIce des Verbrennungsmotors 2 auf die aktuelle Drehzahl NEMot des Elektromotors 3 limitiert. Im vorgegebenen Fall darf die Drehzahl NIce des Verbrennungsmotors 2 maximal 800 U/min betragen. Das bedeutet, dass zum Zeitpunkt t=20s, wenn die Anforderung zum Laden der Batterie des Elektromotors 3 kommt, sich am Verbrennungsmotor 2 keine höhere Drehzahl NIce einstellen kann. Somit wird ein ungewolltes Beschleunigen des Hybridfahrzeuges durch den Verbrennungsmotor 2 trotz geschlossener Hybridtrennkupplung 4 verhindert. Durch das beschriebene Verfahren wird in den Fällen, in welchen der Elektromotor 3 als Antriebsmotor dient, die Drehzahl NIce des Verbrennungsmotors 2 nicht höher sein als die Drehzahl NEMot des Elektromotors 3.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsstrang

Verbrennungsmotor

Elektromotor

Hybridtrennkupplung

5 Kurbelwelle

Rotor

7 Stator

8 Abtriebswelle

9 Getriebe

10 Antriebsräder

1 1 Getriebesystem

12 Hydrostatischer Kupplungsaktor

Nlce Drehzahl des Verbrennungsmotors NEMot Drehzahl des Elektromotors

Trq-Cl Moment der Hybridtrennkupplung




 
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