Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs in einem Hybridantriebsstrang in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs ist beispielsweise aus der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102018130775.6 bekannt. Darin wird ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang beschrieben, aufweisend einen Verbrennungsmotor zur Bereitstellung eines ersten Antriebsmoments, einen mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Elektromotor zur Bereitstellung eines zweiten Antriebsmoments und einen mit einem Abtrieb verbundenen weiteren Elektromotor zur Bereitstellung eines dritten Antriebsmoments. Eine Trennkupplung ist wirksam zwischen dem Elektromotor und dem weiteren Elektromotor angeordnet, wobei ein Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stand des Fahrzeugs heraus, bei dem das Fahrzeug und der weitere Elektromotor Stillstehen, erfolgt, indem in einem ersten Schritt die Trennkupplung geöffnet wird, anschließend in einem zweiten Schritt der Elektromotor auf einen ersten Drehzahlwert beschleunigt wird, in einem dritten Schritt die Trennkupplung geschlossen wird und dabei das zweite Antriebsmoment an den Abtrieb überträgt und dadurch das Fahrzeug beschleunigt.

Weiterhin ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs

beispielsweise aus der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung

102018126881.5 bekannt. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor sind über eine Trennkupplung mit dem Abtrieb verbindbar, wobei bei Vorliegen einer bestimmten Beschleunigungsanforderung die Trennkupplung unabhängig von einem Zustand des Verbrennungsmotors geschlossen wird und der weitere Elektromotor das erste Antriebsdrehmoment und der Elektromotor das zweite

Antriebsdrehmoment gemeinsam an den Abtrieb abgeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs zu verbessern. Der Wiederstart des

Verbrennungsmotors soll verbessert werden. Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs in einem Fahrzeug, in dem ein Verbrennungsmotor ein erstes Antriebsmoment, ein erster Elektromotor ein zweites Antriebsmoment und ein zweiter Elektromotor ein drittes Antriebsmoment bereitstellen können und eine Trennkupplung angeordnet ist, die einen

Kupplungseingang, der mit einer Eingangsdrehzahl drehen kann und einen mit dem Kupplungseingang bei betätigter Trennkupplung wirksam verbindbaren

Kupplungsausgang, der mit einer Ausgangsdrehzahl drehen kann, aufweist, vorgeschlagen, wobei der Kupplungseingang mit dem zweiten Elektromotor und der Kupplungsausgang mit dem ersten Elektromotor verbunden ist und die

Trennkupplung wirksam zwischen dem ersten und zweiten Elektromotor angeordnet ist, wobei in einem ersten Betriebszustand die Trennkupplung geöffnet ist und ausgehend von dem ersten Betriebszustand ein zweiter Betriebszustand, bei dem die Trennkupplung betätigt ist und der Verbrennungsmotor das erste

Antriebsmoment an einen Abtrieb abgeben kann eingenommen wird, indem vor Betätigung der Trennkupplung die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl einander angeglichen werden und die Trennkupplung betätigt wird, sobald der Drehzahlunterschied zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl einen Drehzahlschwellwert unterschreitet.

Dadurch kann die bei Betätigung der Trennkupplung auftretende Reibenergie verringert werden. Der Verschleiß der Trennkupplung kann verringert und die Laufleistung der Trennkupplung erhöht werden. Durch den gering oder nicht vorhandenen Drehzahlunterschied bei Betätigen der Trennkupplung kann der Fahrkomfort verbessert werden. Die Trennkupplung kann kleiner ausgeführt werden und die Kosten können verringert werden. Die Masse der Trennkupplung kann verringert werden. Weiterhin wird der Regelungsaufwand zur Ansteuerung der Trennkupplung verringert. Beispielsweise kann die Trennkupplung auf nur noch einen geöffneten und einen betätigten Zustand eingestellt werden. Weitere

Zwischenzustände können ausbleiben.

Der Drehzahlunterschied wird bevorzugt gebildet, indem die Eingangsdrehzahl grösser als die Ausgangsdrehzahl ist. Der Abtrieb kann ein Getriebe, ein Differential oder wenigstens ein Fahrzeugrad sein.

Der erste und zweite Elektromotor können drehzahlgeregelt betrieben werden.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Eingangsdrehzahl an die Ausgangsdrehzahl angeglichen, indem der zweite Elektromotor die

Eingangsdrehzahl steuert. Dadurch kann die Eingangsdrehzahl schnell und genau bewirkt werden.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung wechselt der erste Betriebszustand zu dem zweiten Betriebszustand, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem

Grenzwert und/oder die Fahrpedalstellung über einem Grenzwert liegt.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Verbrennungsmotor in dem ersten Betriebszustand ausgeschaltet. Der Verbrennungsmotor kann schneller wieder gestartet werden, um in dem zweiten Betriebszustand das erste

Antriebsmoment abgeben zu können.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung gibt der erste Elektromotor in dem ersten Betriebszustand das zweite Antriebsmoment an den Abtrieb ab. Das

Fahrzeug kann in dem ersten Betriebszustand ausschließlich von dem ersten

Elektromotor angetrieben werden.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist die Trennkupplung wirksam zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Abtrieb angeordnet.

In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist der erste Elektromotor mit dem Abtrieb und/oder der Verbrennungsmotor mit dem zweiten Elektromotor verbunden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der Verbrennungsmotor, der zweite Elektromotor, die Trennkupplung und der erste Elektromotor wirksam in Reihe angeordnet.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung wirkt der zweite Elektromotor in dem zweiten Betriebszustand als von dem Verbrennungsmotor angetriebener Generator, dessen erzeugte elektrische Energie einem elektrischen Energiespeicher und/oder dem ersten Elektromotor bereitgestellt wird. Auch kann der zweite Elektromotor freidrehend sein oder das dritte Antriebsmoment, insbesondere bei betätigter Trennkupplung, an den Abtrieb abgeben.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vor Betätigung der

Trennkupplung der Verbrennungsmotor durch den zweiten Elektromotor gestartet. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

Figur 1 : Einen Hybridantriebsstrang in einem Fahrzeug bei dem das

Verfahren in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird.

Figur 2: Eine Vergleichsdarstellung verschiedener Betätigungskurven einer

Trennkupplung gemäß dem Stand der Technik und bei Anwendung von dem Verfahren in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3: Ein Drehzahl- und Betätigungsverlaufsdiagramm bei Anwendung des

Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der

Erfindung.

Figur 1 zeigt einen Hybridantriebsstrang 10 in einem Fahrzeug bei dem das

Verfahren in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird. Der Hybridantriebsstrang 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 12, der ein erstes Antriebsmoment bereitstellen kann, einen ersten Elektromotor 14, der ein zweites Antriebsmoment bereitstellen kann und einen zweiten Elektromotor 16, der ein drittes Antriebsmoment bereitstellen kann.

Der Verbrennungsmotor 12, der erste Elektromotor 14 und der zweite Elektromotor 16 sind wirksam in Reihe geschaltet. Der erste Elektromotor 14 ist unmittelbar mit einem Abtrieb 18, der durch ein Getriebe 20 gebildet wird, verbunden. Der Abtrieb ist mit Fahrzeugrädern 22 verbunden. Der Verbrennungsmotor 12 ist mit dem zweiten Elektromotor 16 unmittelbar verbunden. Eine Trennkupplung 24 ist wirksam zwischen dem ersten Elektromotor 14 und dem zweiten Elektromotor 16 angeordnet. Die Trennkupplung 24 weist einen Kupplungseingang 26, der mit einer Eingangsdrehzahl drehen kann und einen Kupplungsausgang 28, der mit einer Ausgangsdrehzahl drehen kann, auf. Der Kupplungseingang 26 ist mit dem zweiten Elektromotor 16 und mit dem Verbrennungsmotor 12, insbesondere drehtest, verbunden. Der Kupplungsausgang 28 ist mit dem ersten Elektromotor 14, bevorzugt drehtest, verbunden.

Die Trennkupplung 24 kann durch eine Kupplungsbetätigungseinheit betätigt werden, wodurch der Kupplungseingang 26 mit dem Kupplungsausgang 28 verbunden wird und eine Drehmomentübertragung bewirkt. Durch die Trennkupplung 24 kann eine Drehmomentübertragung des ersten und/oder dritten Antriebsmoments an den Abtrieb 18 beeinflusst werden. Ist die Trennkupplung 24 geöffnet, ist eine

Drehmomentübertragung unterbrochen, wohingegen die Drehmomentübertragung bei betätigter Trennkupplung 24 erfolgen kann.

In einem ersten Betriebszustand des Fahrzeugs ist die Trennkupplung 24 geöffnet und das Fahrzeug wird ausschließlich durch das zweite Antriebsmoment, das durch den ersten Elektromotor 14 bereitgestellt wird, angetrieben. Dabei kann der

Verbrennungsmotor 12 in Betrieb sein oder auch abgeschaltet sein. Ist der

Verbrennungsmotor 12 in Betrieb, kann das erste Antriebsmoment den zweiten Elektromotor 16 betreiben, der das erste Antriebsmoment als Generator in

elektrische Energie umwandelt und einem elektrischen Energiespeicher und/oder dem ersten Elektromotor 14 zur Verfügung stellt.

In einem zweiten Betriebszustand des Fahrzeugs ist die Trennkupplung 24

geschlossen und der Verbrennungsmotor 12 ist in Betrieb und das erste

Antriebsmoment steht an dem Abtrieb 18 bereit.

In Figur 2 ist eine Vergleichsdarstellung verschiedener Betätigungskurven einer Trennkupplung gemäß dem Stand der Technik und bei Anwendung von dem

Verfahren in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In den Figuren 2 a) und b) ist jeweils ein Verlauf einer Betätigungsposition einer

Trennkupplung nach dem Stand der Technik abgebildet. Je größer dieser Wert ist, desto stärker ist die Trennkupplung betätigt, wobei ein Wert von Null für eine geöffnete Trennkupplung steht. Der in Figur 2 a) abgebildete Verlauf der Betätigungsposition 102 liegt bei einem dynamischen Startvorgang des Verbrennungsmotors vor. Dabei ist die

Trennkupplung zunächst geöffnet, der Kupplungsausgang dreht zusammen mit dem Abtrieb mit der Ausgangsdrehzahl, während der Verbrennungsmotor und der damit verbundene Kupplungseingang nicht drehen. Das Fahrzeug wird durch den ersten Elektromotor, der mit dem Abtrieb und dem Kupplungsausgang verbunden ist, angetrieben. Bei erhöhtem Beschleunigungsbedarf des Fahrzeugs kann das zusätzliche Antriebsmoment des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden. Hierfür muss zunächst der Verbrennungsmotor gestartet werden, was durch den ersten Elektromotor erfolgen kann. Hierfür wird die Trennkupplung über eine erste

Betätigungsposition 104 von einem geöffneten, in einen betätigten Zustand überführt. Dadurch kann das Antriebsmoment des ersten Elektromotors durch einen

Schlupfbetrieb 106 der T rennkupplung an den Verbrennungsmotor geleitet werden, wodurch der Verbrennungsmotor gestartet wird. Der Schlupfbetrieb 106 wird beibehalten, bis der Verbrennungsmotor die geforderte Drehzahl erreicht hat. Dann wird die Trennkupplung mit einer zweiten Betätigungsposition 108 betrieben, durch die das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors an dem Abtrieb und zusätzlich zu dem Antriebsmoment des ersten Elektromotors anliegt.

Der in Figur 2 b) abgebildete Verlauf der Betätigungsposition 110 liegt bei einem weniger dynamischen Startvorgang des Verbrennungsmotors vor. Auch hier ist die Trennkupplung zunächst geöffnet und der Kupplungsausgang dreht gemeinsam mit dem Abtrieb mit der Ausgangsdrehzahl. Der Verbrennungsmotor und der damit verbundene Kupplungseingang drehen sich nicht, die Eingangsdrehzahl der

Trennkupplung ist daher Null. Das Fahrzeug wird ausschließlich durch den ersten Elektromotor angetrieben, der mit dem Abtrieb verbunden ist. Bei einer

Beschleunigungsanforderung, durch die das Antriebsmoment des

Verbrennungsmotors benötigt wird, muss zunächst der Verbrennungsmotor gestartet werden. Dies erfolgt durch Betätigen der Trennkupplung, die eine erste

Betätigungsposition 104 einnimmt und diese in einem Schlupfbetrieb 106 beibehält, bis der Verbrennungsmotor gestartet ist. Anschließend wird die Trennkupplung geöffnet, wodurch dem Verbrennungsmotor bei geöffneter Trennkupplung die Zeit gegeben wird, auf die geforderte Drehzahl zu gelangen. Flat der Verbrennungsmotor diese Drehzahl erreicht, wird die Trennkupplung bis zu der zweiten Betätigungsposition 108 geschlossen und der Verbrennungsmotor überträgt das Antriebsmoment zusätzlich zu dem Antriebsmoment des ersten Elektromotors an den Abtrieb.

Bei beiden aufgezeigten Startvorgängen des Verbrennungsmotors liegt ein

Schlupfbetrieb 106 der Trennkupplung vor, durch den Reibenergie und

Wärmeenergie entsteht. Dadurch ist es erforderlich, die Trennkupplung geeignet robust auszulegen. Außerdem ist zu beachten, dass die Eingangsdrehzahl bei Betätigung der Trennkupplung grösser ist als die Ausgangsdrehzahl, da ansonsten eine Zug-Schub-Umkehr im Betrieb des Fahrzeugs auftritt, die sich unangenehm auf die Fahrdynamik und den Fahrkomfort des Fahrzeugs auswirkt.

In Figur 2 c) ist ein Verlauf einer Betätigungsposition 112 einer Trennkupplung bei Anwendung von dem Verfahren in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung abgebildet. In einem ersten Betriebszustand 114 ist die Trennkupplung geöffnet, der erste Elektromotor überträgt das zweite Antriebsmoment an den Abtrieb und der Verbrennungsmotor ist abgeschaltet.

Bei einer Beschleunigungsanforderung, durch die das erste Antriebsmoment des Verbrennungsmotors zusätzlich zu dem zweiten Antriebsmoment an dem Abtrieb anliegen soll, ist ein zweiter Betriebszustand einzunehmen. Bei diesem zweiten Betriebszustand 116 ist die Trennkupplung über die zweite Betätigungsposition 108 geschlossen und das erste Antriebsmoment wird über die Trennkupplung an den Abtrieb übertragen.

Der Übergang von dem ersten Betriebszustand 114 zu dem zweiten Betriebszustand 116 erfolgt, indem die geöffnete Trennkupplung geschlossen wird. Vor Betätigung der Trennkupplung allerdings wird die Eingangsdrehzahl der Ausgangsdrehzahl angeglichen. Dies erfolgt durch den zweiten Elektromotor, der gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor an dem Kupplungseingang angekoppelt ist und drehzahlgeregelt ist. Der zweite Elektromotor regelt somit die Eingangsdrehzahl, wodurch auch der Verbrennungsmotor mit dieser Drehzahl dreht. Der Verbrennungsmotor wird durch den Anstieg der Eingangsdrehzahl zunächst angeworfen und kann ab Erreichen einer vorgegebenen Eingangsdrehzahl auch das erste Antriebsmoment abgeben. Die Trennkupplung wird erst dann betätigt, wenn der Drehzahlunterschied zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl einen Drehzahlschwellwert unterschreitet. Dann wird die Trennkupplung unmittelbar von dem geöffneten Zustand in die zweite Betätigungsposition gebracht und das erste Antriebsmoment liegt gemeinsam mit dem zweiten Antriebsmoment an dem Abtrieb an. Der zweite Elektromotor kann das dritte Antriebsmoment zusätzlich abgeben oder aber frei drehen.

Durch das unmittelbare Betätigen der Trennkupplung bei angeglichener

Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl wird der Schlupfbetrieb der Trennkupplung verkürzt oder verhindert. Die Reibenergie und die Wärmeenergie wird gesenkt.

Figur 3 zeigt ein Drehzahl- und Betätigungsverlaufsdiagramm bei Anwendung des Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. In Figur 3 a) ist der zeitliche Verlauf der Ausgangsdrehzahl 120 und der Eingangsdrehzahl 122 der Trennkupplung und in Figur 3 b) ist die Betätigungsposition 124 der

Trennkupplung abgebildet.

In einem ersten Betriebszustand 114 des Fahrzeugs ist die Trennkupplung geöffnet und das Fahrzeug wird durch den ersten Elektromotor, der das zweite

Antriebsmoment an dem Abtrieb bereitstellt, angetrieben. Die Ausgangsdrehzahl 120 entspricht der Drehzahl des ersten Elektromotors. Der zweite Elektromotor und der Verbrennungsmotor drehen sich nicht.

In einem zweiten Betriebszustand 116 ist zusätzlich zu dem zweiten Antriebsmoment das erste Antriebsmoment des Verbrennungsmotors an dem Abtrieb wirksam und die Trennkupplung ist bis zu der Betätigungsposition 126 geschlossen. Der Übergang von dem ersten Betriebszustand 114 zu dem zweiten Betriebszustand 116 wird bei einem ersten Zeitpunkt 128, ab dem beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Grenzwert und/oder die Fahrpedalstellung einen Grenzwert überschreitet, eingeleitet. Bei zunächst noch geöffneter Trennkupplung wird die Eingangsdrehzahl durch den zweiten Elektromotor, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, erhöht. Dadurch wird der Verbrennungsmotor gestartet und kann bei Erreichen einer vorgegebenen Eingangsdrehzahl das erste Antriebsmoment abgeben.

Der zweite Elektromotor wird drehzahlgeregelt betrieben, um die Eingangsdrehzahl der Ausgangsdrehzahl anzugleichen. Ab einem zweiten Zeitpunkt 130 unterschreitet der Drehzahlunterschied zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl einen Drehzahlschwellwert und die Trennkupplung wird betätigt und nimmt die

Betätigungsposition 126 ein. Dadurch kann die bei Betätigung der Trennkupplung auftretende Reibenergie verringert werden. Der Verschleiß der Trennkupplung kann verringert und die Laufleistung der Trennkupplung erhöht werden. Bei erfolgter Betätigung der Trennkupplung bis zu der Betätigungsposition 126 wird das erste Antriebsmoment zusätzlich zu dem zweiten Antriebsmoment an den Abtrieb übertragen.

Bezuqszeichenliste

10 Hybridantriebsstrang

12 Verbrennungsmotor

14 erster Elektromotor

16 zweiter Elektromotor

18 Abtrieb

20 Getriebe

22 Fahrzeugrad

24 Trennkupplung

26 Kupplungseingang

28 Kupplungsausgang

102 Betätigungsposition

104 Betätigungsposition

106 Schlupfbetrieb

108 Betätigungsposition

110 Betätigungsposition

112 Betätigungsposition

114 erster Betriebszustand

116 zweiter Betriebszustand

120 Ausgangsdrehzahl

122 Eingangsdrehzahl

124 Betätigungsposition

126 Betätigungsposition 128 erster Zeitpunkt 130 zweiter Zeitpunkt