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DE102011050496A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstranges eines Hybridfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist eine Brennkraftmaschine, eine erste Elektromaschine, ein Getriebe mit Eingangswelle, ein Trennelement und eine erste Achse des Hybridfahrzeugs auf. Die Brennkraftmaschine ist zusammen mit der ersten Elektromaschine auf der Eingangswelle des Getriebes angeordnet, zum Antrieb der ersten Achse des Hybridfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine kann über das Trennelement an die erste Elektromaschine angebunden werden. Bei geöffnetem Trennelement und stillstehender Brennkraftmaschine entsteht eine Drehzahldifferenz am Trennelement zwischen der Brennkraftmaschine und der rotierenden ersten Elektromaschine. Unterhalb und bis zum Erreichen einer maximal zulässigen Drehzahldifferenz am Trennelement wird dieses geöffnet, um das Hybridfahrzeug durch die erste Elektromaschine rein elektrisch anzutreiben oder abzubremsen oder zu segeln, sowie oberhalb der maximal zulässigen Drehzahldifferenz werden das Trennelement und die erste Elektromaschine voneinander getrennt. Durch dieses Verfahren werden thermische Probleme oder Festigkeitsprobleme am geöffneten Trennelement bei hohen Geschwindigkeiten des Hybridfahrzeugs vermieden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebstrangs eines Hybridfahrzeugs.
  • Bei einem solchen Hybridfahrzeug weist der Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine, eine erste Elektromaschine, ein Getriebe mit Eingangswelle, ein Trennelement und eine erste Achse des Hybridfahrzeugs auf.
  • Hierbei ist die Brennkraftmaschine zusammen mit der ersten Elektromaschine auf der Eingangswelle des Getriebes angeordnet, zum Antrieb der ersten Achse des Hybridfahrzeugs. Überdies kann die Brennkraftmaschine über das Trennelement an die erste Elektromaschine angebunden werden.
  • Wenn dieses Trennelement geöffnet ist, kann die Brennkraftmaschine abgestellt werden. Dann kann die erste Achse des Hybridfahrzeugs rein elektrisch durch die als Motor betriebene erste Elektromaschine angetrieben werden oder durch die als Generator betriebene erste Elektromaschine abgebremst werden (nachfolgend als "Rekuperation" bezeichnet) oder antriebslos rollen (nachfolgend als "Segeln" bezeichnet).
  • Jedoch können bei hohen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Hochleistungs-Hybridfahrzeugen, hohe Drehzahl-Differenzen zwischen der abgestellten, das heißt stillstehenden Brennkraftmaschine und der rotierenden ersten Elektromaschine auftreten. Wenn jedoch am geöffneten Trennelement eine maximal zulässige Differenz-Drehzahl überschritten wird, können thermodynamische Probleme oder Festigkeitsprobleme am Trennelement auftreten.
  • In der US 6,932,738 B2 ist ein Hybridfahrzeug beschrieben. Bei diesem kann eine Elektromaschine bei einer rein elektrisch angetriebenen Achse des Hybridfahrzeugs abgekoppelt werden. Hierbei ist eine graduelle Abkopplung der Elektromaschine vorgesehen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeuges anzugeben, mit dem thermische Probleme oder Festigkeitsprobleme am geöffneten Trennelement bei hohen Geschwindigkeiten des Hybridfahrzeugs vermieden werden können.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass unterhalb bis zum Erreichen einer maximal zulässigen Drehzahl-Differenz am Trennelement, dieses geöffnet wird, um das Hybridfahrzeug durch die erste Elektromaschine rein elektrisch anzutreiben oder zu rekuperieren oder zu segeln. Oberhalb der maximal zulässigen Differenzdrehzahl am Trennelement sind das Trennelement und die erste Elektromaschine hingegen voneinander getrennt. Hierbei wird vorzugsweise ein Kupplungselement im Getriebe geöffnet, wodurch das Trennelement und die erste Elektromaschine abgetrennt werden. Aufgrund der Trennung von Trennelement und erster Elektromaschine kann das Hybridfahrzeug auch oberhalb der maximal zulässigen Differenz-Drehzahl am Trennelement noch segeln. Demzufolge sind bei hohen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Hochleistungs-Hybridfahrzeugen, keine thermodynamischen Probleme oder Festigkeitsprobleme am Trennelement zu verzeichnen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig davon, ob das Hybridfahrzeug die eine, erste antreibbare Achse besitzt oder zusätzlich mindestens eine weitere elektrisch angetriebene Achse aufweist. Auch bei Fahrzeugen ohne weitere elektrisch angetriebene Achse ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren den Segelbetrieb bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, die dazu führen würden, dass die Differenzdrehzahl am Trennelement unzulässig überschritten würde.
  • Vorzugsweise ist das erfindungsgemäß betriebene Hybridfahrzeug so gestaltet, dass der Antriebsstrang eine zweite Achse des Hybridfahrzeugs und wenigstens eine zweite Elektromaschine zum Antreiben der zweiten Achse aufweist. Hierbei ist vorgesehen, dass das Hybridfahrzeug, oberhalb der maximal zulässigen Differenzdrehzahl am Trennelement, mittels der zweiten Elektromaschine angetrieben oder abgebremst wird. Damit kann das Hybridfahrzeug auch oberhalb der maximal zulässigen Differenzdrehzahl am Trennelement noch rein elektrisch fahren, indem die zweite Achse des Hybridfahrzeugs rein elektrisch durch die als Motor betriebene zweite Elektromaschine angetrieben wird, oder rekuperieren, indem es durch die als Generator betriebene zweite Elektromaschine abgebremst wird. Diese Weiterbildung ermöglicht somit den elektrischen Fahrbetrieb auch außerhalb der maximalen Differenzdrehzahl des Trennelements. Hierbei ist allerdings neben der ersten Achse die weitere elektrisch angetriebene Achse erforderlich. Diese Gestaltung ermöglicht weiterhin, die Reduzierung des Wärmeeintrags bei elektrischer Kaltabfahrt; damit wird der Kupplungsverschleiß minimiert.
  • Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit die Möglichkeit, das Trennelement und die erste Elektromaschine voneinander zu trennen, insbesondere ein Kupplungselement des an das Hybridmodul angeschlossenen Getriebes zu nutzen, um die Aufgabe des Trennelements innerhalb des Hybridmoduls zu übernehmen und damit das Problem der maximalen Differenzdrehzahl zu umgehen. Dabei wird insbesondere, bis zum Erreichen der Differenzdrehzahl, der Antriebsstrang über das Trennelement innerhalb des Hybridmoduls für den Segelbetrieb und den elektrischen Fahrbetrieb getrennt. Bei Überschreiten der Differenzdrehzahl wird der Segelbetrieb durch das Kupplungselement des an das Hybridmodul angeschlossenen Getriebes bewerkstelligt, wobei das Trennelement innerhalb des Hybridmoduls vorzugsweise geschlossen bleibt. Falls innerhalb des Antriebsstrangs eine zweite elektrische Maschine verfügbar ist, kann in diesem Betriebszustand auch ein elektrischer Fahrbetrieb über diese Maschine dargestellt werden.
  • Die Brennkraftmaschine wird vorzugsweise bei stehender erster Elektromaschine des Hybridmoduls zugestartet, womit ein hohes Moment verfügbar ist. Sie kann auch, je nach Startdynamik, durch Kuppeln, insbesondere mittels des Kupplungselements, mit dem daran angeschlossenen Getriebe hochgeschleppt und/oder dynamisch angekoppelt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6932738 B2 [0006]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebsstranges eines Hybridfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine, eine erste Elektromaschine, ein Getriebe mit Eingangswelle, ein Trennelement und eine erste Achse des Hybridfahrzeugs aufweist, wobei die Brennkraftmaschine zusammen mit der ersten Elektromaschine auf der Eingangswelle des Getriebes angeordnet ist, zum Antrieb der ersten Achse des Hybridfahrzeugs, und die Brennkraftmaschine über das Trennelement an die erste Elektromaschine angebunden werden kann, wobei bei geöffnetem Trennelement und stillstehender Brennkraftmaschine eine Drehzahldifferenz am Trennelement zwischen der Brennkraftmaschine und der rotierenden ersten Elektromaschine entsteht, wobei unterhalb und bis zum Erreichen einer maximal zulässigen Drehzahldifferenz am Trennelement dieses geöffnet wird, um das Hybridfahrzeug durch die erste Elektromaschine rein elektrisch anzutreiben oder abzubremsen oder zu segeln, sowie oberhalb der maximal zulässigen Drehzahldifferenz das Trennelement und die erste Elektromaschine voneinander getrennt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Trennen von Trennelement und erster Elektromaschine ein Kupplungselement im Getriebe geöffnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Antriebsstrang eine zweite Achse des Hybridfahrzeugs und wenigstens eine zweite Elektromaschine zum Antreiben der zweiten Achse aufweist, wobei das Hybridfahrzeug oberhalb der maximal zulässigen Differenzdrehzahl am Trennelement mittels der zweiten Elektromaschine angetrieben oder abgebremst wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei abgekoppeltem Zustand von Trennelement und erster Elektromaschine das Trennelement geschlossen ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Brennkraftmaschine bei stehender erster Elektromaschine zugestartet wird und durch Kuppeln mit dem Getriebe hochgeschleppt und/oder dynamisch angekoppelt wird.
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