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Title:
METHOD FOR STARTING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A HYBRID VEHICLE AND CONTROL UNIT FOR OPERATING THE METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/148474
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for starting an internal combustion engine of a drive train in a hybrid vehicle which comprises at least one internal combustion engine and at least one electric motor as a drive unit in a parallel hybrid arrangement, in particular a so-called P2 arrangement.

Inventors:
KERSTING, Timo (Zur Heidwiese 9, Meschede, 59872, DE)
ROHE, Marco (Schmiedeweg 15, Herscheid, 58849, DE)
WANG, Shen (Brücherhofstraße 94, Dortmund, 44267, DE)
Application Number:
DE2017/100158
Publication Date:
September 08, 2017
Filing Date:
February 28, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
B60W20/00; B60K6/48; B60W10/02; B60W10/06; B60W10/08; B60W20/40; B60W30/182; B60W30/20; F02N11/00; F16D48/06
Foreign References:
FR2892471A12007-04-27
EP2634052A12013-09-04
US20150344019A12015-12-03
US20130053214A12013-02-28
EP1839986A12007-10-03
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors (1 1 ) eines Antriebsstrangs (1 ) eines Hybridfahrzeugs, der Antriebsstrang umfassend mindestens

- den Verbrennungsmotor (1 1 ), der mit Drehzahl nv (1 1 1 ) und mit Drehmoment Mv (21 1 ) betrieben werden kann und bei nv ^ nvstart gestartet werden kann,

- einen Elektromotor (12), der mit Drehzahl ΠΕΜ (1 12) und mit Drehmoment MEM (212) betrieben werden kann,

- ein Getriebe (15),

- eine zwischen Verbrennungsmotor (1 1 ) und Elektromotor (12) angeordnete Kupplung K0 (13), die mit einem Kupplungsmoment Μκο (213)

geöffnet mit Μκο (213) = 0,

geschlossen mit Μκο (213) = MKOmax oder

in einem Schlupfmodus mit Μκο (213) = MKOSNP

geschaltet sein kann,

- eine zwischen Elektromotor (12) und Getriebe (15) angeordnete Kupplung K1/2 (14), die die mit einem Kupplungsmoment Μκι/2 (214)

geöffnet in mit Μκι/2 (214) = 0,

geschlossen mit Μκι/2 (214) = Μκι /2max oder

in einem Schlupfmodus mit Μκι/2 (214) = MKI/2SNP

geschaltet sein kann,

wobei sich der Antriebsstrang zu Beginn des Verfahrens in einem rein elektrischen Fahrmodus mit Μκο = 0 und Μκι/2 = MKi/2max und ΠΕΜ > 0 befindet, umfassend mindestens die Verfahrensschritte

S2: Erhöhung der ΠΕΜ (1 12)

Senken des Μκι/2 (214) auf MKI/2SNp bei einem Fahrerwunschmoment (200)

S3a: Erhöhen der Μκο (213) auf MKOSHP

bei nv ^ nvstait:

S sync: Starten des Verbrennungsmotors (1 1 ) Festsetzen des Mv (21 1 ) auf einem vorbestimmten Wert

Erhöhen der nv (1 1 1 ) Erhöhen des Μκο (213) auf MKOmax

Reduzieren des MEM

bei ΠΕΜ = nv:

S5: Erhöhen des Μκι/2 (214) auf MKi 2max

2. Verfahren nach Anspruch 1 , ferner umfassend den Verfahrensschritt

S6: Berechnen eines Sollwerts des Mv (21 1 ) aus Fahrerwunschmoment (200)

Berechnen eines Sollwerts des MEM (212) als

Fahrerwunschmoment minus Mv (21 1 ).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verfahrensschritt S sync insgesamt folgende Unterschritte aufweist:

S3b: Starten des Verbrennungsmotors (1 1 )

Festsetzen des Mv (21 1 ) auf einem vorbestimmten Wert Senken des Μκο auf 0

Erhöhen der nv (1 1 1 ) auf nvcomf mit nvcomf > ΠΕΜ

bei Erreichen von nv = nvcomf:

S4: Erhöhen des Μκο (213) auf MKOmax

Reduzieren des MEM

wobei nvcomf die nv bezeichnet, die für einen Komfortstart vorbestimmten Bedingungen erfüllt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verfahrensschritt S sync insgesamt folgende Unterschritte aufweist:

S3b': Starten des Verbrennungsmotors (1 1 )

Festsetzen des Mv (21 1 ) auf einem vorbestimmten Wert

Erhöhen von Μκο

Erhöhen der nv (1 1 1 ) auf nvfast mit nvfast < ΠΕΜ bei Erreichen von nv = nvfast:

S4 Erhöhen des Μκο (213) auf Ivkomax

Reduzieren des MEM wobei nvfast die nv bezeichnet, die für einen Schnellstart vorbestimmten Bedingungen erfüllt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei für S4 das Erhöhen des Μκο (213) kontinuierlich erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei für S2 das Senken der MKI/2 (214) auf MKI/2SNp kontinuierlich erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei für S5 das Erhöhen des MK1/2 (214) auf MK1/2max kontinuierlich erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Festsetzen des Mv auf einem vorbestimmten Wert Msauger erfolgt, der dem maximalen Drehmoment entspricht, unter dem der Verbrennungsmotor ohne Turbolader arbeitet.

9. Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, umfassend

mindestens

- einen Verbrennungsmotor (1 1 ), der mit Drehzahl nv (1 1 1 ) und mit Drehmoment Mv (21 1 ) betrieben werden kann und bei nv ^ nvstart gestartet werden kann,

- einen Elektromotor (12), der mit Drehzahl ΠΕΜ (1 12) und mit Drehmoment MEM (212) betrieben werden kann,

- ein Getriebe (15), - eine zwischen Verbrennungsmotor (1 1 ) und Elektromotor (12) angeordnete Kupplung K0 (13), die mit einem Kupplungsmoment Μκο (213)

geöffnet mit Μκο (213) = 0,

geschlossen mit Μκο (213) = Ivkomax oder

in einem Schlupfmodus mit Μκο (213) = MKOSNP

geschaltet sein kann,

- eine zwischen Elektromotor (12) und Getriebe (15) angeordnete Kupplung K1/2 (14), die die mit einem Kupplungsmoment Μκι/2 (214)

geöffnet in mit Μκι/2 (214) = 0,

geschlossen mit Μκι/2 (214) = Μκι /2max oder

in einem Schlupfmodus mit Μκι/2 (214) = MKI/2SNP

geschaltet sein kann,

wobei sich der Antriebsstrang zu Beginn des Verfahrens in einem rein elektrischen Fahrmodus mit Μκο = 0 und Μκι/2 = MKi/2max und ΠΕΜ > 0 befindet, sowie eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Description:
Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeugs und Steuereinheit zum Betreiben des Verfahrens

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Antriebsstrangs in einem Hybridfahrzeug mit mindestens einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Elektromotor als Antriebsaggregat in einer parallelen Hybridanordnung, insbesondere einer sogenannten P2-Anordnung.

Kern der Erfindung ist es, während des Betriebes des Hybridfahrzeugs in einem rein elektrischen Modus das Starten des Verbrennungsmotors die Regelbarkeit zu verbessern und so zu gestalten, dass mindestens zwei unterschiedliche Startvorgangsanforderungen erfüllt werden. Dies ist zum einen ein sogenannter Komfortstart, der den fahrerseitig komfortablen Startvorgang auf Kosten der Startdauer in den Vordergrund stellt. Zum anderen soll ein Schnellstart möglich sein, der die Kürze und Effizienz des Startvorgangs auf Kosten seiner Komfortabilität für den Fahrer betont.

Um einen Verbrennungsmotor zu starten, muss dieser auf eine Mindeststartdrehzahl beschleunigt werden, um ihn anschließend mittels Kraftstoffzufuhr und -Zündung starten zu können. Um den Verbrennungsmotor zu starten, muss die für den Verbrennungsmotorstart vorgesehene elektrische Maschine das notwendige Startmoment aufbringen. Wird der Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeuges während des elektrischen Fahrbetriebes gestartet, kann der Verbrennungsmotorstart den elektrischen Fahrbetrieb in der Weise beeinträchtigen, dass ein Teil der elektrisch zur Verfügung stehenden Energie für den Verbrennungsmotorstart eingesetzt wird und demzufolge die für den Antrieb einsetzbare Energie Einbußen erleidet.

Bekannt ist eine parallele Hybridanordnung in einer sogenannten P2-Anordnung aus einem Elektromotor am Getriebeeingang, wobei dieser durch eine Kupplung vom Verbrennungsmotor getrennt ist. Für einen Verbrennungsmotorstart aus dem rein elektrischen Fahrbetrieb sind in dieser Anordnung verschiedene Betriebsstrategien bekannt.

Beim Verbrennungsmotorstart besteht generell eine große Unscharfe in der Bestimmung des aktuellen Verbrennungsmotormoments, das auf die Räder wirkt. Es ist also stets unklar, wieviel Moment der Verbrennungsmotor gerade produziert. Diese Bestimmung wird umso schwieriger in dynamischen Zuständen, so dass das Problem bekannter Startstrategien generell darin besteht, dass der Übergang vom rein elektrischen Antrieb in den hybriden Antrieb, also der Start des Verbrennungsmotors während der Fahrt, vom Fahrer teilweise deutlich wahrgenommen wird, auch durch Abweichungen vom Fahrerwunschmoment.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, während des Verbrennungsmotorstarts das durch den Fahrer angeforderte Wunschmoment beizubehalten und dabei die Regelung/Steuerung zu vereinfachen. Dabei sollen mindestens zwei unterschiedliche Startabläufe realisierbar sein, wobei ein erster Startablauf den Fahrkomfort in den Vordergrund stellt und ein zweiter Startablauf auf eine zügige Umsetzung eines erhöhten Wunschmoments abzielt.

Offenbarung der Erfindung

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Unschärfe um die Kenntnis des aktuellen Verbrennungsmotormoments verringert wird, bzw. an Einfluss auf die Dynamik verliert. Hierfür wird ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors bestimmt, den der Verbrennungsmotor schnell erreichen kann, um möglichst wenig Dynamik in den Motorstart zu bringen. Da das Moment des Elektromotors auch in dynamischen Be- triebszuständen deutlich genauer bestimmbar, wird der Schwerpunkt der Regelung auf die Regelung des Elektromotormoments verlegt, so dass das Radmoment während des Startvorgangs so regelbar wird, dass es genau dem Fahrerwunschmoment entspricht. Damit wird also das Fahrerwunschmoment über die Kupplung zwischen Elektromotor und Getriebe sichergestellt. Je besser die Momente geregelt werden, desto schneller und komfortabler wird der Motorstart. Am Ende des Motorstarts, beim Synchronisieren ist es also wichtig, dass das Fahrerwunschmoment ziemlich genau getroffen wird, um ein komfortables und schnelles Synchronisieren zu ermöglichen. Die Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass die Startstrategie der jeweiligen Fahrsituation angepasst wird. Anhand der Randbedingungen, wie dem Fahrerwunschmoment bzw. Position und des Gradienten des Fahrpedals wird zwischen mindestens einem Komfortstart und einem Schnellstart unterschieden. Wenn also der Fahrer beispielsweise das Gaspedal voll durchtritt, beispielsweise für einen zügigen Überholvorgang, dann wählt das erfindungsgemäße Verfahren den Schnellstart. Wenn aber die Position des Fahrpedals konstant bleibt und der Verbrennungsmotorstart beispielsweise weil der Ladezustand der Batterie unter einen bestimmten Wert sinkt, dann wird der Komfortstart gewählt, weil die längerer Startvorgangszeit mangels starker Beschleunigungsanforderung kein Problem darstellt.

Die Erfindung wird in einem Parallelhybridantriebssystem realisiert, bei dem sich zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor eine erste Kupplung, die sogenannte KO-Kupplung, befindet. Zwischen dem Elektromotor und einem Getriebe befindet sich eine zweite Kupplung, die sogenannte K1/2 Kupplung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei mit jedem Getriebe realisiert werden, dessen Kupplungskapazität geregelt werden kann. Damit kommt auch ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein automatisiertes Handschaltgetriebe in Betracht. Wichtig ist lediglich, dass die Kapazität der Kupplung vorgegeben bzw. eingestellt werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors innerhalb eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs.

Erfindungswesentlich ist dabei im Hinblick auf die Verbrennungsmotoransteuerung, dass der Verbrennungsmotor während der gesamten Startphase konstant mit einem Moment angesteuert wird, während dessen noch kein Turbolader aktiv ist.

Dies ist generell der Fall für einen reinen Saugermotor, kann aber auch bei einem Turbomotor besonders wirkungsvoll dann geschehen, wenn der Motor mit maximalem Saugermoment angesteuert wird. Mit Saugermoment ist das Motormoment bezeichnet, in dem der Turbolader noch nicht arbeitet. Dieses Saugermoment kann vom Motor sehr schnell und konstant zur Verfügung gestellt werden und ist damit deutlich zuverlässiger bestimmbar als das Moment unter Betrieb des Turboladers. Die Umsetzung der vorliegenden Erfindung ist ausdrücklich nicht beschränkt auf eine Anordnung mit einem Turbomotor sondern umfasst auch einen Saugermotor. Insbesondere sind auch Anordnungen mit Dieselmotor oder Gasmotor zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar.

Die Synchronisierung der beiden Antriebsaggregate wird nur über die KO-Kupplung sichergestellt. Eine daraus entstehende Erhöhung des Schlupfes (bei konstantem Verbrennungsmotormoment) muss über einen Schlupfregler und damit durch Reduzierung des Elektromotor-Moments verhindert werden: Das Verbrennungsmotormoment wird während der Synchronisierung bewusst konstant gehalten. Um also den Schlupf konstant zu halten, während die KO-Kupplung schließt und sich dementsprechend die beiden Momente von Verbrennungsmotor und Elektromotor addieren, reduziert der Schlupfregler das Moment des Elektromotors.

Eine Steuereinheit HCU (Hybrid Control Unit) regelt dabei den Schlupf über einen Schlupfregler, der das Elektromotor-Moment so stellt, dass ein Sollschlupf aufgebaut bzw. konstant gehalten wird. Der Sollschlupf wird als konstanter Verstellparameter verstanden, der durch Applikation definiert wird. Je kleiner er ist, desto besser ist dies grundsätzlich. Allerdings ist es nicht immer möglich, den Schlupf zu klein zu applizieren.

Die TCU stellt das Kupplungsmoment der K1/2 in diesem besonderen Schlupfmode auf das Fahrerwunschmoment und ignoriert die aktuellen Motormomente.

Die Stellgröße des Schlupfreglers während des Motorstarts ist ausschließlich das Elektromotormoment, um die Drehzahl des Elektromotors einzustellen, die den Schlupf garantiert. Das K1/2 Kupplungsmoment ist nicht Teil der Schlupfregelung und verbleibt daher auf dem Fahrerwunschmoment. Da das K1/2 Kupplungsmoment die maßgebliche Größe für das Radmoment ist, spürt der Fahrer keinen Einfluss des Motorstarts auf das Radmoment, solange sich die Elektromotordrehzahl über der Getriebeeingangsdrehzahl befindet. Dieser Zustand wird durch den Schlupfregler sichergestellt.

Dieselbe Strategie ist sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb des Antriebsstranges möglich. Einziger Unterschied ist hier, dass die Elektromotordrehzahl im Schubbetrieb unterhalb der Getriebeeingangsdrehzahl liegen muss und der Schlupfregler somit einen negative Schlupf regelt. Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert sowohl den Motorstart im Schub-, als auch den Motorstart im Zugbetrieb.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat das Verfahren zwei Startvariationen: Basierend auf bestimmten Triggerbedingungen für den Motorstart, wie einer Fahrpedalschwelle oder Fahrpedalgradientenschwelle (beispielsweise während eines Überholvorgangs, für den der Fahrer das Gaspedal schnell tritt) können zwei verschiedene Motorstartvarianten gewählt werden. Ein sogenannter Komfortstart legt den Schwerpunkt auf komfortables Motorstartverhalten auf Kosten der Startdauer. Ein sogenannter Schnellstart hingegen stellt die Startdauer und damit einen schnellen Momentenaufbau der Antriebsaggregate in den Vordergrund. Dies geschieht auf Kosten der Komfortabilität.

Die Momentenübergabe nach dem Start erfolgt dergestalt, dass das Soll-Moment des Verbrennungsmotors aus dem Fahrerwunschmoment berechnet wird. Das Moment des Verbrennungsmotors folgt dem Sollmoment träge, woraus sich das Soll- Moment des Elektromotors berechnet aus (Fahrerwunschmoment minus aktuellem Moment des Verbrennungsmotors)

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Steuereinheit zum Betreiben des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Steuereinheit dient der Signalübertragung zwischen den einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs und deren auf den übertragenen Signalen basierenden Steuerung. Hierbei kann es sich um ein separates Steuergerät handeln. Diese Aufgabe kann aber auch in einem Motorsteuergerät oder in einem Getriebesteuergerät integriert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges in paralleler

Bauweise - eine sogenannte P2-Anordnung

Figur 2 ein Diagramm mit Drehzahlen und Drehmomenten für den Komfortstart Figur 3 ein Diagramm mit Drehzahlen und Drehmomenten für den Schnellstart

Figur 1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges in paralleler Bauweise. Zwischen dem Verbrennungsmotor 1 1 und dem Elektromotor 12 befindet sich eine erste Kupplung KO 13, die in der Darstellung geöffnet ist. Der Elektromotor dreht mit einer Drehzahl ΠΕΜ, wohingegen der Verbrennungsmotor außer Betrieb ist und auch nicht geschleppt wird, dessen Drehzahl nv also gleich Null ist. Zwischen Elektromotor 12 und dem Getriebe 15, hier als Doppelkupplungsgetriebe angedeutet, befindet sich eine zweite Kupplung K1/2 14.

Ebenfalls dargestellt ist eine Signalübertragungsvorrichtung HCU 16 (Hybrid Control Unit), also ein zusätzliches Steuergerät welches in Hybridfahrzeugen die Komponenten des Antriebsstrangs steuert und damit das erfindungsgemäße Verfahren steuert. Diese Aufgabe kann mit entsprechender technischer Ausgestaltung auch das Motorsteuergerät oder das Getriebesteuergerät übernehmen. Die HCU 16 kommuniziert mittels Signalübertragung mit den Aggregaten 1 1 , 12, 13, 14, 15 und kann somit Daten und Steuerbefehle austauschen und das erfindungsgemäße Verfahren ausführen.

Figur 2 zeigt ein Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors im Hybridfahrzeug im Komfortmodus. Dargestellt ist schematisch ein Diagramm mit Drehzahlen und Drehmomenten über die Zeit für einen Komfortstart, wobei die Zeitschiene schematisch in Phasen unterteilt ist. Die Nummerierung der Phasen 1 bis 6 korreliert dabei mit den entsprechend während der Phasen durchzuführenden Verfahrensschritte S1 bis S6. Ein Verfahrensschritt kann dabei mehrere Unterschritte aufweisen, wie nachfolgend noch erläutert wird. Dargestellt sind die Drehzahl des Verbrennungsmotors nv 1 1 1 , die Drehzahl des Elektromotors ΠΕΜ 1 12, das Drehmoment des Verbrennungsmotors Mv 21 1 und das Drehmoment des Elektromotors MEM 212. Weitere Kurven repräsentieren die unterschiedlichen Kupplungsmomente und dam it deren folgende Schaltmöglichkeiten in einem geschlossenen, geöffneten oder schlupfenden Modus. Dies sind das Kupplungsmoment Μκο 213 der KO und das Kupplungsmoment M K i/ 2 214 der K1/2. Ferner dargestellt ist die Getriebeeingangsdrehzahl 100, die konstant bleiben soll, sofern nicht fahrerseitig eine Änderung gefordert wird, und das Fahrerwunschmoment 200, das konstant bleiben soll, sofern nicht fahrerseitig eine Änderung gefordert wird.

In Phase 1 werden die Bedingungen für den Ausgangsfahrbetrieb, nämlich einen rein elektrischen Betrieb des Hybridfahrzeugs geschaffen, so dass der Elektromotor mit der Drehzahl ΠΕΜ 1 12 dreht und die Kupplung K0 geöffnet ist und der Verbrennungsmotor außer Betrieb ist. Da die Kupplung K1/2 geschlossen ist, entspricht ΠΕΜ 1 12 auch der Getriebeeingangsdrehzahl 100. Phase 1 geht also von der Anordnung in Figur 1 aus.

Die Phase 1 beschreibt die Ausgangslage für das erfindungsgemäße Verfahren und kann dementsprechend lange andauern - je nachdem wie lange rein elektrisches Fahren gewünscht ist und nach Ladezustand der Batterie möglich ist. Grundsätzlich kann Phase 1 daher mehrere Stunden oder Tage andauern, bevor ein Verbrennungsmotorstart ausgelöst wird. Der Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstarts, und damit das Ende der Phase 1 ist der Beginn der Phase 2 und damit der Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieser Beginn wird ausgelöst durch Bedingungen wie dem Unterschreiten eines Ladezustandes der Batterie oder den Triggerbedingungen für einen Schnellstart. Auch die vom Fahrer wählbaren Betriebszustände, in denen ein Verbrennungsmotorbetrieb unterdrückt oder bevorzugt werden kann, können hierauf einen Einfluss haben.

Mit Phase 2 beginnt das erfindungsgemäße Verfahren. Phase 2 beginnt mit einer Erhöhung der ΠΕΜ 1 12 durch die Drehzahlregelung des Elektromotors, nachdem ein Steuergerät das Kupplungsmoment Μκι/2 214 in dieser Phase exakt auf das Fahrerwunschmoment gestellt hat 200.

Im Gegensatz zu einer konventionellen Kupplungssteuerungsstrategie wird nun die Kupplung nicht mehr überdrückt oder im Mikroschlupf gehalten, sondern die Kupplungskapazität muss exakt dem Fahrerwunschmoment entsprechen. Dieser Kupplungsmodus wird als Schlupf-Mode bezeichnet. Das Aufrechterhalten einer konstanten Schlupfdrehzahl wird ausschließlich durch den Drehzahlregler des Elektromotors gewährleistet. Um das Radmoment nicht zu beeinflussen wird das Kupplungsmoment für die Schlupfregelung nicht verändert.

Die in Fig. 2 dargestellte Kurve zeigt dabei lediglich ein schematisches Absenken des Kupplungsmoments auf das Fahrerwunschmoment und reduziert lediglich das Überdrücken der Kupplung, um während des Drehzahlregelns des Elektromotors nicht mehr Moment zu übertragen als der Fahrer fordert.

Die Phase 3a beginnt damit, dass die zuvor offene K0 mit einem definierten Moment geschlossen wird. Das Soll-Moment richtet sich nach dem Schleppmoment des Verbrennungsmotors. Gleichzeitig wird MEM gleichermaßen erhöht, wodurch ΠΕΜ konstant bleibt. Durch das K0-Moment wird der Verbrennungsmotor angeschleppt.

Der Soll-Wert des Verbrennungsmotormoments Mv wird nun auf einen konstanten Wert gesetzt und während der restlichen Motorstartphase nicht mehr geändert. Das Soll-Moment wird definiert durch das maximale Moment des Verbrennungsmotors in dem der Turbolader noch nicht bzw. nur unwesentlich arbeitet (im Weiteren„Saugermoment" genannt). Das Anschleppen des Verbrennungsmotors erfolgt anschließend mindestens so lange bis eine Mindestdrehzahl nvstart zum Starten des Verbrennungsmotors erreicht ist.

Es folgt der eigentliche Verbrennungsmotorstart mit anschließender Synchronisierung der Drehzahlen ΠΕΜ und nv der beiden Antriebsaggregate:

Nach der Zündung bzw. dem Starten des Verbrennungsmotors ist die K0 wieder komplett geöffnet, so dass der Verbrennungsmotor, bzw. dessen Drehmoment zunächst nicht auf den Getriebeeingang wirkt.

Der genaue Zeitpunkt des ersten Einspritzens und damit die erste Zündung des Verbrennungsmotors wird von einem Motorsteuergerät ECU (Engine Control Unit) bestimmt. Zu Beginn der Phase 3a erfolgt also eine Einspritzfreigabe an das Motorsteuergerät. Ab diesem Zeitpunkt wird der Verbrennungsmotor mit der Einspritzung beginnen sofern alle Randbedingungen wie beispielsweise Synchronisierung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle oder Startdrehzahl erfüllt sind. Es kann also auch sein, dass die K0 noch nicht wieder geöffnet ist, obwohl der Motor bereits einspritzt. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Komfortstart basiert unter anderem darauf, dass das (Wieder-)Öffnen der K0 nur durch nv ausgelöst wird. Die Drehzahl nv des Verbrennungsmotors wird im Folgenden auf eine Drehzahl nvcomf erhöht, die geeignet ist, um die Synchronisierung von Verbrennungsmotor und Elektromotor unter den für den Komfortstart vorgesehenen Bedingungen einzuleiten. Diese nvcomf liegt über der ΠΕΜ, sollte aber nicht zu groß sein.

Sobald die Verbrennungsmotordrehzahl nV über der Getriebeeingangsdrehzahl plus eines parametrierbaren Offsets liegt, wird begonnen, die KO-Kupplung zu schließen.

Die HCU regelt dabei weiterhin den Schlupf der K1/2 über den oben genannten Schlupfregler, der MEM (212) SO stellt, dass der Sollschlupf aufgebaut bzw. konstant gehalten wird. Mv (21 1 ) bleibt konstant bei besagtem Saugermoment.

Das Kupplungsmoment Μκι/2 (214) bleibt in dieser Phase auf dem Fahrerwunschmoment 200 und ignoriert die aktuellen Motormomente MEM 212 und Mv 21 1 . So wird sichergestellt, dass das Fahrzeug während des Motorstarts nicht ungewollt beschleunigt oder verzögert

Anschließend wird mit Beginn der Phase 4 das Kupplungsmoment Μκο 213 kontinuierlich angehoben bis die K0 wieder geschlossen ist. So wird die Synchronisierung zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor ausschließlich über die K0 sichergestellt. Eine daraus entstehende Erhöhung des Schlupfes muss über den Schlupfregler auf der HCU und damit durch Reduzierung des MEM 212 verhindert werden.

Durch das zwischenzeitliche Wiederöffnen der K0 liegt der Schwerpunkt deutlich auf einem komfortablen Motorstartverhalten auf Kosten der Startdauer. (Der nachfolgend noch in Figur 3 dargestellte Schnellstart stellt hingegen die Startdauer und damit einen schnellen Momentenaufbau in den Vordergrund - dies wiederum auf Kosten von Komfortabilität.) Mit erreichter Synchronisierung der Drehzahlen ΠΕΜ und nv wird auch die KO zu Beginn der Phase 5 komplett geschlossen sein. Die bis dahin im Schlupfmodus befindliche K1/2 wird nunmehr ebenfalls allmählich geschlossen, bzw. deren Kupplungsmoment MKI/2 kontinuierlich angehoben, bis die Motordrehzahlen 1 1 1 und 1 12 mit der Getriebeeingangsdrehzahl 100 synchronisiert ist. Es stellt sich also der Ausgangzustand der K1/2 Kupplungssteuerung ein, indem die Kupplung überdrückt, bzw. der Mikroschlupfregler arbeitet, je nach konventioneller Steuerstrategie.

In der anschließenden Phase 6 sind die Drehzahlen von Verbrennungsmotor, Elektromotor und Getriebeeingang synchron. Beide Kupplungen sind geschlossen.

Es folgt eine Momentenübergabe unter den Antriebsaggregaten dergestalt, dass das Soll-Moment des Verbrennungsmotors aus dem Fahrerwunschmoment 200 berechnet wird. Mv (21 1 ) folgt dem Sollmoment träge, woraus sich MEM (212) berechnet als [Fahrerwunschmoment minus Mv (21 1 )]. Entsprechend einer Erhöhung des Drehmoments des Verbrennungsmotors sinkt das Drehmoment des Elektromotors ab.

Übergeordnet können die Phasen 3b und 4 zusammen als Synchronisierungsphase bzw. als Start- und Synchronisierungsphase verstanden werden und somit die Verfahrensschritte als Ssync zusammengefasst werden. Während dieser verwirklicht sich im detaillierten Ablauf der Verfahrensschritte die Unterscheidung des Komfortstarts zum Schnellstart. Generell kann man diese Synchronisierungsphase bzw. Start-und Synchronisierungsphase zusammenfassen als das Starten des Verbrennungsmotors, das Erhöhen dessen Drehzahl auf eine für die Synchronisierung geeignete Drehzahl.

Figur 3 zeigt ein Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors im Hybridfahrzeug im Schnellstartmodus. Die Nomenklatur der Darstellung entspricht der aus Figur 2. Das Verfahren unterscheidet sich im Ablauf von dem in Figur 2 illustrierten Verfahren in den Phasen 3b' und 4' wie folgt:

Wiederum beginnt mit der Zündung bzw. dem Starten des Verbrennungsmotors die Phase 3b bzw. 3b'. Für den Schnellstart wird die K0 jedoch nicht geöffnet, sondern deren Kupplungsmoment Μκο deutlich erhöht. Ausgelöst wird auch dies (wie das Wiederöffnen der K0 beim Komfortstart) nur durch nv. Damit wirkt in der Phase 3b' bereits das Drehmoment des Verbrennungsmotors mit auf den Getriebeeingang.

Die Drehzahl nv des Verbrennungsmotors wird so weit auf eine Drehzahl nvfast erhöht, die geeignet ist, um die Synchronisierung von Verbrennungsmotor und Elektromotor unter den für den Schnellstart vorgesehenen Bedingungen einzuleiten. Im Gegensatz zum Komfortstart kann diese nvfast bereits unter der ΠΕΜ liegen, so dass schon früher synchronisiert werden kann. Die Phase 3b' ist in der Realität also deutlich kürzer als die Phase 3b des Komfortstarts.

Anschließend wird mit Beginn der Phase 4' die KO weiter geschlossen, wodurch auch die Phase 4' deutlich kürzer ist als die Phase 4, da die Momentendifferenz bis zum vollständigen Schließen der KO deutlich kleiner ist als beim Komfortstart.

Bezugszeichen

I Antriebsstrang

I I Verbrennungsmotor

12 Elektromotor

13 Kupplung K0

14 Kupplung K1/2

15 Getriebe

16 Steuergerät

100 Getriebeeingangsdrehzahl

I I I Drehzahl nv des Verbrennungsmotors 1 12 Drehzahl ΠΕΜ des Elektromotors

200 Fahrerwunschmoment

21 1 Drehmoment des Verbrennungsmotors Mv

212 Drehmoment des Elektromotors MEM

213 Kupplungsmoment MKO

214 Kupplungsmoment MKI/2