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WO2014071934A1 - Verfahren zur steuerung eines antriebsstrangs - Google Patents

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Publication number
WO2014071934A1
WO2014071934A1 PCT/DE2013/200224 DE2013200224W WO2014071934A1 WO 2014071934 A1 WO2014071934 A1 WO 2014071934A1 DE 2013200224 W DE2013200224 W DE 2013200224W WO 2014071934 A1 WO2014071934 A1 WO 2014071934A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brake
interval
actuator
combustion engine
internal combustion
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.)
Ceased
Application number
PCT/DE2013/200224
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marian Preisner
Markus Lienhard
Alexander Dreher
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to CN201380055839.9A priority Critical patent/CN104755748B/zh
Priority to DE112013005297.0T priority patent/DE112013005297B4/de
Publication of WO2014071934A1 publication Critical patent/WO2014071934A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/003—Starters comprising a brake mechanism
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/04—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears
    • F02N15/043—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer
    • F02N15/046—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer of the planetary type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0062—Adapting control system settings
    • B60W2050/0075—Automatic parameter input, automatic initialising or calibrating means
    • B60W2050/0083—Setting, resetting, calibration
    • B60W2050/0087—Resetting start and end points of actuator travel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/022—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch
    • F02N15/025—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch of the friction type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a hybrid powertrain with an internal combustion engine with a crankshaft and arranged in a pulley plane of the internal combustion engine and by means of a switchable planetary gear with the crankshaft in operative engagement electric machine, wherein the planetary gear during a starting operation of the internal combustion engine of a between a Ring gear of the planetary gear and a rotatably arranged housing arranged brake actuating actuator via a Aktorweg frictionally engaged and dependent on a key start at stationary ring gear or a pulse start with rotating ring gear by means of different operating parameters.
  • Hybrid drive trains with an electric machine integrated in the pulley of an internal combustion engine are known, for example, from DE 10 201 1087 697 A1.
  • the electric machine is integrated by means of a switchable planetary gear in the belt drive, so that they can start at standstill working planetary gear, the stationary engine and, for example, depending on the operating situation at not underseated or understating operation, the running internal combustion engine in the drive, with a stationary internal combustion engine, for example recuperate open valves, electrically drive the motor vehicle with the corresponding drive train and / or can drive ancillaries such as an air conditioning compressor.
  • the planetary gear is switched by means of a brake which is actuated by an actuator along an actuator travel and thereby frictionally connects the ring gear of the planetary gear with a fixed housing component.
  • a predetermined actuator travel is assigned to an engagement point of the brake with the maximum transferable braking torque.
  • this point of engagement varies, so that slip can occur when the brake is closed, which leads to high wear of the friction linings of the brake, or Matteranpressung, the high load on the actuator and whose mechanics entails, can occur.
  • the object of the invention is therefore to propose a method in which a generic hybrid powertrain can be operated permanently and without wear of the friction linings of the brake and without overloading the actuator.
  • the proposed method is used to control a hybrid powertrain with an internal combustion engine having a crankshaft and an arranged in a pulley plane of the internal combustion engine and by means of a switchable planetary gear with the crankshaft in operative engagement electric machine.
  • the planetary gear during a starting operation of the internal combustion engine is frictionally engaged by a one between a ring gear of the planetary gear and a rotatably arranged housing arranged brake actuating actuator via an actuator.
  • the starting process is performed at preferably closed brake.
  • a closed state of the brake is recognized, for example, by a routine implemented in a control unit, if, during a key start, a first operating parameter in the form of a differential speed between ring gear and housing within a predetermined threshold of the differential rotational speed or at pulse start a second operating parameter in the form of a dynamic friction coefficient within a given interval.
  • a key start is understood to be a start of the stationary internal combustion engine when the electric machine is stationary, for example a cold start.
  • the driver starts the engine by a key or a corresponding device such as a start button or the like.
  • the starting of the internal combustion engine takes place while the rotor of the electric machine is already rotating, if, for example, after a temporary shutdown of the motor vehicle at a traffic light, a railway crossing or the like and to drive the air conditioning compressor activated electric machine should be restarted. Furthermore, at low ambient temperatures and thus hard to start the engine, the electric machine can be accelerated in advance.
  • the differential speed used during a key start to assess a closed brake can be obtained from the rotor speed of the electric machine without any further sensors, since, taking into account the ratio of the planetary gear, the rotational speed of the ring gear can be determined therefrom.
  • the friction partner of the ring gear is fixed to the housing so that there is a differential speed from the rotor speed which reflects the slip of the brake. If a sufficiently small slip is determined as part of the measurement accuracy of the rotor speed, for example, at differential speeds of less than 100 1 / min, preferably less than 10 1 / min, a closed brake is assumed. For larger differential speeds, the slip can be reduced by appropriately further closing the brake by means of the actuator.
  • a necessary correction of the actuator travel is determined and stored for adaptation of the Aktorwegs in subsequent startup operations at the key start in the control unit. If no rotational speed difference can be measured for a given actuator travel for closing the brake, the actuator travel is corrected immediately or in a subsequent starting process in order to set a measurable rotational speed difference within the threshold and thus avoid an overpressing of the brake under high load of the actuator.
  • a corresponding correction of the Aktorwegs can also be stored and used to adapt the Aktorwegs.
  • the rotor When a pulse start is carried out, the rotor already rotates when the internal combustion engine is stationary. As a result, the ring gear also rotates with respect to the rotatably arranged housing.
  • the planetary gear is to be switched, that is, rotatably coupled by means of the brake ring gear and housing.
  • a second operating parameter in the form of a dynamic coefficient of friction value lies within a predetermined interval. As a result, the closing behavior of the brake can be assessed even at the beginning of a large difference in rotational speed between the ring gear and the housing during a pulse start.
  • the interval may be a time interval of a reduction of the differential speed.
  • the actuator travel is corrected in the direction of a higher pressing. If the time interval is undershot, the brake is delivered less far because of an imminent overpressure, thus reducing the actuator travel.
  • the interval may be represented as a brake torque interval of a brake torque of the brake.
  • the braking torque can be determined as follows:
  • the method can, if during a
  • a set current Aktorweg corrected by a predetermined amount to achieve an operating parameter within this interval to an adapted Aktorweg and the adapted Aktorweg be set during the subsequent boot process for this interval.
  • a corresponding correction of Aktorwegs against a calibrated or previously adapted Aktorweg is used to adapt the original Aktorwegs.
  • a correction of the actuator travel in each case an operating variable by means of small, discrete and per adaptation process equal correction steps of Aktorwegs be provided so that an amount of correction or adaptation of Aktorwegs takes place in predetermined steps per startup.
  • FIG. 1 is a block diagram of a hybrid powertrain
  • Figures 2 to 9 are diagrams of Aktor ein over time during a key start with associated speeds of the ring gear and the internal combustion engine at different calibration states of
  • FIGS. 10 to 15 diagrams of actuator paths over time during a pulse starts with associated speeds of the ring gear and the internal combustion engine at different calibration states of the
  • Umschlingungsmitteltrieb 6 further, not shown ancillaries may be added, which can be selectively and depending on the circuit of the planetary gear from the electric machine 3 or the internal combustion engine 2 driven.
  • the electric machine 3 also starts the disengaged internal combustion engine 2 when the brake 14 is closed.
  • a key start is distinguished with the crankshaft 4 stationary and the rotor 5 stationary and a pulse start with the rotor 5 rotating and the crankshaft 4 stationary.
  • the actuator path x imposed by the actuator 13 of the brake 14 is checked by means of different operating parameters to provide an overpressure with high load on the actuator 13 and a high differential speed between the ring gear 12 and the housing 15 with high wear on the friction linings the brake 14 with the brake 14 to monitor and adapt if necessary.
  • the speed difference between the ring gear 12 and the housing 15 is determined in the embodiment shown on the basis of the rotor speed of the rotor 5, taking into account the translation of the planetary gear 7, so that it is possible to dispense with additional sensors.
  • FIGS. 2 to 9, with reference to the drive train of FIG. 1, show the typical behavior of a starting operation of the internal combustion engine 2 by means of the electric machine 3 during a key start.
  • FIGS. 2, 4, 6, 8 each show the actuator travel x against the time t with the aid of the curves 16, 16a, 16b, 16c as ideal and with reference to the curves 17, 17a, 17b, 17c as the actual behavior.
  • the line 18, which extends over the FIGS. 2, 4, 6, 8, shows the ideal actuator travel x, in which the brake 14 is closed without overpressing with the differential speed minimized.
  • the associated figures 3, 5, 7, 9, shown below each of FIGS. 2, 4, 6, 8, show the rotational speeds n of the internal combustion engine 2 and of the electric motors.
  • the curves 19, 19 a, 19 b, 19 c show the rotational speeds of the electric machine and the curves 20, 20 a, 20 b, 20 c, the rotational speeds of the internal combustion engine. 2
  • FIGS. 2 and 3 show a starting process after the start of the electric machine 3 and when the brake 14 is actuated.
  • the actuator travel Xi calibrated below the line 18 slip occurs on the brake 14 which, based on an exceeding of the threshold 21 in the form of the rotational speed n. ⁇ is detected by the controller 13 controlling the actuator.
  • the Aktorweg Xi is corrected to the Aktorweg x 2 , to prevent the slippage of the brake 14.
  • the internal combustion engine is started.
  • Figures 4 and 5 show a subsequent startup with key start.
  • the actuator path Xi of FIG. 2 was adapted to the actuator path x 3 by adding a smaller correction than the correction added to the actuator path x 2 of FIG. 2.
  • the internal combustion engine 2 is started without slippage of the ring gear 12 relative to the housing. From the lack of exceeding the threshold 22 for a minimum slip in the form of the speed n 2 , however, it is recognized that there is an overpressure.
  • the correction of Aktorwegs x 3 is again reduced by a predetermined amount.
  • Figures 6 and 7 show the properly adapted, lying on the line 18 and thus the ideal Aktorweg x, Aktorweg x 3 , in which without Matteranpressung and only negligible, for example, lying below the accuracy of slip slip of the ring gear 12, the internal combustion engine 2 of the Electric machine 3 is started.
  • the line 18 is not constant in practical embodiments over the operating time of the drive train 1, so that according to Figures 8 and 9 in subsequent starts at key starts again slip can occur, which is compensated according to Figures 2 to 7 by the currently adapted Aktorweg x 3 is adapted again.
  • Figures 10 to 15 show, with respect to the powertrain 1 of Figure 1, the behavior of the brake 14 during a pulse start.
  • the curves 23, 23a, 23b of the actuator paths x over time t and in FIGS. 11, 13, 15 the rotational speeds n over time t based on curves 24, 24a, 24b the rotational speeds for the electric machine 3 and based on the curves 25, 25 a, 25 b of the rotational speeds of the internal combustion engine 2 are shown.
  • an accessory such as an air conditioning compressor.
  • the brake 14 is closed at time t 2 .
  • the differential rotational speed determined by the rotational speed n of the electric machine 3 is determined as slip of the ring gear 12 relative to the housing 15 in the interval ⁇ t, such as time interval.
  • the interval At starts at the time t 3 at which the actuator travel x set on the basis of the dashed curve with time delay is practically set.
  • the minimum interval At min is specified. If the slippage of the brake 14 decreases within this interval, it is to be assumed that there is an overpressure.
  • the maximum time interval At max is specified. If, within this interval, the slip of the brake is not degraded, it is to be assumed that slip is inadmissible. It should be pointed out here that the actuator paths x of a key start and a pulse start are preferably determined and adapted independently of one another. However, the correlation between these actuator paths x of the key and pulse start may be compared to generally assess the state of the brake 14.
  • the slip extends beyond the time t 5 , ie outside the time interval At max , so that the originally set actuator travel x 4 is increased to the actuator travel x 5 . Furthermore, a correction variable is determined from the correction of the actuator travel x 4 to the actuator travel x 5 , with which the actuator travel x 4 is adapted to the actuator travel x 6 .
  • FIGS. 12 and 13 show the application of the more than additive compensated actuator travel x 6 .
  • the slip decreases within the time interval At min and synchronicity between the electric machine 3 and the internal combustion engine 2 is achieved.
  • this is a Matteranpressung, so that the Aktorweg x 6 is adapted in the other direction to shorter Aktor compassion.
  • Figures 14 and 15 show the applied at time t 3 from the pulse start of Figures 12 and 15 adapted Aktorweg x 7 , which leads to a reduction of the slip of the ring gear 12 and thus to a synchronous speed development of electric machine 3 and internal combustion engine 2 outside the time interval At min , but within the time interval At max leads, so that an adjustment of the brake 14 between unacceptable Matteranpressung and high slip of the ring gear 12 relative to the housing 15 is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs (1) mit einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Kurbelwelle (4) und einer in einer Riemenscheibenebene der Brennkraftmaschine angeordneten und mittels eines schaltbaren Planetengetriebes(7) mit der Kurbelwelle in Wirkeingriff stehenden Elektromaschine (3), wobei das Planetengetriebe während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine von einem eine zwischen einem Hohlrad (2) des Planetengetriebes und einem drehfest angeordneten Gehäuse (15) angeordnete Bremse (14) betätigenden Aktor (13) über einen Aktorweg reibschlüssig und abhängig von einem Schlüsselstart bei stehendem Hohlrad oder einem Impulsstart bei sich drehendem Hohlrad mittels unterschiedlicher Betriebsparameter geschaltet wird. Um einerseits einen Verschleiß der Bremse infolge Schlupf und andererseits eine Schädigung des Aktors infolge Überanpressung zu verhindern, wird der Startvorgang bei bevorzugt geschlossener Bremse durchgeführt und die Bremse als geschlossen erkannt, wenn bei einem Schlüsselstart ein erster Betriebsparameter in Form einer Differenzdrehzahl zwischen Hohlrad und Gehäuse innerhalb einer vorgegebenen Schwelle der Differenzdrehzahl und bei einem Impulsstart ein zweiter Betriebsparameter in Form einer dynamischen Reibwertgröße innerhalb eines vorgegebenen Intervalls ist.

Description

VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES ANTRIEBSSTRANGS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einer in einer Riemenscheibenebene der Brennkraftmaschine angeordneten und mittels eines schaltbaren Planetengetriebes mit der Kurbelwelle in Wirkeingriff stehenden Elektromaschine, wobei das Planetengetriebe während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine von einem eine zwischen einem Hohlrad des Planetengetriebes und einem drehfest angeordneten Gehäuse angeordnete Bremse betätigenden Aktor über einen Aktorweg reibschlüssig und abhängig von einem Schlüsselstart bei stehendem Hohlrad oder einem Impulsstart bei sich drehendem Hohlrad mittels unterschiedlicher Betriebsparameter geschaltet wird.
Hybridische Antriebsstränge mit einer in die Riemenscheibe einer Brennkraftmaschine eingebundenen Elektromaschine sind beispielsweise aus der DE 10 201 1087 697 A1 bekannt. Hierbei wird die Elektromaschine mittels eines schaltbaren Planetengetriebes in den Riementrieb integriert, so dass diese bei untersetzend arbeitendem Planetengetriebe die stillstehende Brennkraftmaschine starten kann und beispielsweise je nach Betriebssituation bei nicht untersetzendem oder untersetzendem Betrieb, die laufende Brennkraftmaschine im Antrieb unterstützen, bei stillstehender Brennkraftmaschine, beispielsweise bei geöffneten Ventilen rekuperieren, das Kraftfahrzeug mit dem entsprechenden Antriebsstrang elektrisch antreiben und/oder Nebenaggregate wie beispielsweise einen Klimakompressor antreiben kann. Das Planetengetriebe wird mittels einer Bremse geschaltet, die von einem Aktor entlang eines Aktorwegs betätigt wird und dabei das Hohlrad des Planetengetriebes mit einem festen Gehäusebauteil reibschlüssig verbindet. Hierbei wird einem Eingriffspunkt der Bremse bei maximal übertragbarem Bremsmoment ein vorgegebener Aktorweg zugeordnet. Je nach Betriebssituation, beispielsweise bei sich ändernder Temperatur, mit Betriebsdauer auftretendem Verschleiß und dergleichen variiert dieser Eingriffspunkt, so dass bei geschlossener Bremse Schlupf auftreten kann, der zu einem hohen Verschleiß der Reibbeläge der Bremse führt, oder Überanpressung, die eine hohe Belastung des Aktors und dessen Mechanik nach sich zieht, auftreten kann. Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem ein gattungsgemäßer hybridischer Antriebsstrang dauerhaft und ohne Verschleiß der Reibbeläge der Bremse und ohne Überbelastung des Aktors betrieben werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die diesem untergeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.
Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einer in einer Riemenscheibenebene der Brennkraftmaschine angeordneten und mittels eines schaltbaren Planetengetriebes mit der Kurbelwelle in Wirkeingriff stehenden Elektromaschine. Hierbei wird das Planetengetriebe während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine von einem eine zwischen einem Hohlrad des Planetengetriebes und einem drehfest angeordneten Gehäuse angeordnete Bremse betätigenden Aktor über einen Aktorweg reibschlüssig geschaltet. In vorgeschlagener Weise wird der Startvorgang bei bevorzugt geschlossener Bremse durchgeführt. Ein geschlossener Zustand der Bremse wird dabei beispielsweise von einer in einem Steuergerät implementierten Routine erkannt, wenn bei einem Schlüsselstart ein erster Betriebsparameter in Form einer Differenzdrehzahl zwischen Hohlrad und Gehäuse innerhalb einer vorgegebenen Schwelle der Differenzdrehzahl beziehungsweise bei einem Impulsstart ein zweiter Betriebsparameter in Form einer dynamischen Reibwertgröße innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt. Unter einem Schlüsselstart ist dabei ein Start der stehenden Brennkraftmaschine bei stehender Elektromaschine, beispielsweise ein Kaltstart zu verstehen. Hierbei startet der Fahrer die Brennkraftmaschine durch einen Schlüssel oder eine entsprechende Einrichtung wie beispielsweise einen Startknopf oder dergleichen. Während eines Impulsstarts erfolgt der Start der Brennkraftmaschine bei bereits drehendem Rotor der Elektromaschine, wenn beispielsweise nach einer vorübergehenden Stillegung des Kraftfahrzeugs an einer Ampel, einem Bahnübergang oder dergleichen und zum Antrieb des Klimakompressors aktivierter Elektromaschine ein Wiederstart erfolgen soll. Weiterhin kann bei niedrigen Umgebungstemperaturen und damit schwer zu startender Brennkraftmaschine die Elektromaschine vorab beschleunigt werden.
Die während eines Schlüsselstarts zur Beurteilung einer geschlossenen Bremse herangezogene Differenzdrehzahl kann ohne weitere Sensoren aus der Rotordrehzahl der Elektromaschine gewonnen werden, da sich unter Berücksichtigung der Übersetzung des Planetengetriebes daraus die Drehzahl des Hohlrads ermitteln lässt. Der Reibpartner des Hohlrads ist gehäusefest, so dass sich eine einen Schlupf der Bremse wiedergebende Differenzdrehzahl aus der Rotordrehzahl ergibt. Wird im Rahmen der Messgenauigkeit der Rotordrehzahl, beispielsweise bei Differenzdrehzahlen kleiner 100 1/min, bevorzugt kleiner 10 1/min ein ausreichend kleiner Schlupf ermittelt, wird eine geschlossene Bremse angenommen. Bei größeren Differenzdrehzahlen kann der Schlupf durch entsprechendes weiteres Schließen der Bremse mittels des Aktors vermindert werden. Alternativ oder zusätzlich wird eine notwendige Korrektur des Aktorwegs ermittelt und zur Adaption des Aktorwegs bei nachfolgenden Startvorgängen beim Schlüsselstart im Steuergerät abgespeichert. Ist keine Drehzahldifferenz bei einem vorgegebenen Aktorweg zum Schließen der Bremse messbar, wird sofort oder in einem nachfolgenden Startvorgang der Aktorweg korrigiert, um eine messbare Drehzahldifferenz innerhalb der Schwelle einzustellen und damit eine Überanpressung der Bremse unter hoher Belastung des Aktors zu vermeiden. Eine entsprechende Korrektur des Aktorwegs kann ebenfalls abgespeichert und zur Adaption des Aktorwegs herangezogen werden.
Bei der Durchführung eines Impulsstarts dreht der Rotor bereits bei stehender Brennkraftmaschine. Hierdurch dreht auch das Hohlrad gegenüber dem drehfest angeordneten Gehäuse. Bei dem Impulsstart soll das Planetengetriebe umgeschaltet werden, das heißt, mittels der Bremse Hohlrad und Gehäuse drehfest gekoppelt werden. Zur Beurteilung des geschlossenen Zustande der Bremse wird überprüft, ob ein zweiter Betriebsparameter in Form einer dynamischen Reibwertgröße innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt. Hierdurch kann das Schließverhalten der Bremse auch bei anfangs großer Drehzahldifferenz zwischen Hohlrad und Gehäuse während eines Impulsstarts beurteilt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Intervall ein Zeitintervall eines Abbaus der Differenzdrehzahl sein. Ist das Zeitintervall größer als das Intervall, wird der Aktorweg in Richtung einer höheren An- pressung korrigiert, wird das Zeitintervall unterschritten, wird wegen einer drohenden Überanpressung die Bremse weniger weit zugestellt, der Aktorweg also verringert. In einer alternativen Ausführungsform kann das Intervall als Bremsmomentintervall eines Bremsmoments der Bremse dargestellt werden. Das Bremsmoment kann dabei wie folgt ermittelt werden:
M Brems M Hohl Hohl"-1 Hohl
Figure imgf000005_0001
mit
Hohl Massenträgheit des Hohlrads
ω Hohl Winkelbeschleunigung des Hohlrads
J, Verbr Massenträgheit der Brennkraftmaschine ω Verbr Winkelbeschleunigung der Brennkraftmaschine
M Verbr Moment der Brennkraftmaschine beim Starten entsprechend dem
Schleppmoment
Standübersetzung des Planetengetriebes, beispielsweise i=-2
Da die Massenträgheit des Hohlrads wesentlich kleiner ist als die des Verbrennungsmotors, kann sie vernachlässigt werden. Damit vereinfacht sich o. g. Gleichung zu:
Brems lv± Hohl V Verbr ^Verbr lv± Verbr ) ( . Λ \
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann, wenn während eines
Startvorgangs der Betriebsparameter außerhalb des zugehörigen Intervalls liegt, ein eingestellter aktueller Aktorweg um einen vorgegebenen Betrag zur Erzielung eines innerhalb dieses Intervalls liegenden Betriebsparameters zu einem adaptierten Aktorweg korrigiert und der adaptierte Aktorweg beim darauffolgenden Startvorgang für dieses Intervall eingestellt werden. Dies bedeutet, dass alternativ oder zusätzlich zu einer sofortigen Korrektur des Schließzustands der Bremse durch Nachregelung des Aktorwegs eine entsprechende Korrektur des Aktorwegs gegenüber einem kalibrierten oder zuvor adaptierten Aktorweg zur Adaptation des ursprünglichen Aktorwegs eingesetzt wird. Hierbei kann eine Korrektur des Aktorwegs jeweils einer Betriebsgröße mittels kleiner, diskreter und pro Adaptionsvorgang gleicher Korrekturschritte des Aktorwegs vorgesehen sein, so dass ein Betrag der Korrektur beziehungsweise Adaption des Aktorwegs in vorgegebenen Schritten pro Startvorgang erfolgt. Es kann weiterhin insbesondere zur Darstellung einer robusten Ausbildung der Adaption des Aktorwegs vorgesehen sein, nach einer Korrektur des Aktorwegs in mehreren nacheinander folgenden Startvorgängen in dieselbe Richtung bei innerhalb des Intervalls liegender Betriebsgröße eine weitere Korrektur dieses Aktorwegs für mehrere Startvorgänge auszusetzen.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 15 dargestellten Ausführungsformen des vorgeschlagenen Verfahrens näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines hybridischen Antriebsstrangs,
Figuren 2 bis 9 Diagramme von Aktorwegen über die Zeit während eines Schlüsselstarts mit zugehörigen Drehzahlen des Hohlrads und der Brennkraftmaschine bei unterschiedlichen Kalibrationszuständen des
Aktors zur Betätigung der Bremse
und
Figuren 10 bis 15 Diagramme von Aktorwegen über die Zeit während eines Impuls- starts mit zugehörigen Drehzahlen des Hohlrads und der Brennkraftmaschine bei unterschiedlichen Kalibrationszuständen des
Aktors zur Betätigung der Bremse.
Die Figur 1 zeigt in systematischer Darstellung den hybridischen Antriebsstrang 1 mit der Brennkraftmaschine 2 und der Elektromaschine 3 sowie den zwischen der Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine 2 und dem Rotor 5 der Elektromaschine 3 wirksam angeordneten Um- schlingungsmitteltrieb 6 mit dem schaltbaren Planetengetriebe 7. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Steg 8 mit den Planetenrädern 9 des Planetengetriebes 7 mit der Kurbelwelle und das Sonnenrad 10 über den Riemen 1 1 mit dem Rotor 5 wirksam verbunden. Das Hohlrad 12 wird mittels der von dem Aktor 13 entlang eines Aktorwegs x betätigten Bremse 14 gegen das Gehäuse 15 gebremst, wodurch das Planetengetriebe 7 in zwei Schaltstufen geschaltet wird. In den Umschlingungsmitteltrieb 6 können weitere, nicht dargestellte Nebenaggregate aufgenommen sein, die wahlweise und abhängig von der Schaltung des Planetengetriebes von der Elektromaschine 3 oder der Brennkraftmaschine 2 angetrieben werden können. Die Elektromaschine 3 startet zudem die stillgelegte Brennkraftmaschine 2 bei geschlossener Bremse 14. Hierbei wird ein Schlüsselstart bei stehender Kurbelwelle 4 und stehendem Rotor 5 und ein Impulsstart bei drehendem Rotor 5 und stillstehender Kurbelwelle 4 unterschieden. Abhängig von den beiden Startzuständen wird der vom Aktor 13 der Bremse 14 aufgezwungene Aktorweg x mittels unterschiedlicher Betriebsparameter überprüft, um zum Einen eine Überanpressung mit hoher Belastung des Aktors 13 und zum Anderen eine hohe Differenzdrehzahl zwischen Hohlrad 12 und dem Gehäuse 15 mit hohem Verschleiß der Reibbeläge der Bremse 14 bei geschlossener Bremse 14 zu überwachen und gegebenenfalls zu adaptieren. Die Drehzahldifferenz zwischen Hohlrad 12 und Gehäuse 15 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel anhand der Rotordrehzahl des Rotors 5 unter Berücksichtigung der Übersetzung des Planetengetriebes 7 ermittelt, so dass auf weitere Sensoren verzichtet werden kann.
Die Figuren 2 bis 9 zeigen unter Bezug auf den Antriebsstrang der Figur 1 das typische Verhalten eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine 2 mittels der Elektromaschine 3 während eines Schlüsselstarts. Hierbei zeigen die Figuren 2, 4, 6, 8 jeweils den Aktorweg x gegen die Zeit t anhand der Kurven 16, 16a, 16b, 16c als ideales und anhand der Kurven 17, 17a, 17b, 17c als tatsächliches Verhalten. Die über die Figuren 2, 4, 6, 8 erstreckte Linie 18 zeigt den idealen Aktorweg x,, bei dem die Bremse 14 ohne Überanpressung bei minimierter Differenzdrehzahl geschlossen ist. Die zugehörigen, jeweils unterhalb der Figuren 2, 4, 6, 8 dargestellten Figuren 3, 5, 7, 9 zeigen die Drehzahlen n der Brennkraftmaschine 2 und der Elektro- maschine 3 über die Zeit t zu gleichen übereinander liegenden Zeiten t. Die Kurven 19, 19a, 19b, 19c zeigen dabei die Drehzahlen der Elektromaschine und die Kurven 20, 20a, 20b, 20c die Drehzahlen der Brennkraftmaschine 2.
Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Startvorgang nach dem Start der Elektromaschine 3 und bei betätigter Bremse 14. Infolge des unterhalb der Linie 18 kalibrierten Aktorwegs Xi tritt an der Bremse 14 Schlupf auf, der anhand eines Überschreitens der Schwelle 21 in Form der Drehzahl n-ι von dem den Aktor 13 steuernden Steuergerät erkannt wird. Auf das Überschreiten der Schwelle 21 wird der Aktorweg Xi auf den Aktorweg x2 korrigiert, um den Schlupf der Bremse 14 zu unterbinden. Die Brennkraftmaschine wird gestartet.
Die Figuren 4 und 5 zeigen einen nachfolgenden Startvorgang mit Schlüsselstart. Hierbei wurde der Aktorweg Xi der Figur 2 zu dem Aktorweg x3 adaptiert, indem diesem eine geringere Korrektur als die dem Aktorweg x2 der Figur 2 aufaddierte Korrektur zugeschlagen wurde. Die Brennkraftmaschine 2 wird ohne Schlupf des Hohlrads 12 gegenüber dem Gehäuse gestartet. Aus der fehlenden Überschreitung der Schwelle 22 für einen Mindestschlupf in Form der Drehzahl n2 wird jedoch erkannt, dass eine Überanpressung vorliegt. Die Korrektur des Aktorwegs x3 wird wieder um einen vorgegebenen Betrag vermindert.
Die Figuren 6 und 7 zeigen den richtig adaptierten, auf der Linie 18 liegenden und damit dem idealen Aktorweg x, entsprechenden Aktorweg x3, bei dem ohne Überanpressung und nur mit vernachlässigbarem, beispielsweise unterhalb der Messgenauigkeit liegendem Schlupf des Hohlrads 12 die Brennkraftmaschine 2 von der Elektromaschine 3 gestartet wird. Die Linie 18 ist in praktischen Ausführungsformen nicht über die Betriebszeit des Antriebsstrangs 1 konstant, so dass entsprechend den Figuren 8 und 9 in nachfolgenden Startvorgängen bei Schlüsselstarts erneut Schlupf auftreten kann, der entsprechend den Figuren 2 bis 7 kompensiert wird, indem der aktuell adaptierte Aktorweg x3 erneut adaptiert wird.
Die Figuren 10 bis 15 zeigen mit Bezug auf den Antriebsstrang 1 der Figur 1 das Verhalten der Bremse 14 während eines Impulsstarts. Hierbei sind in den Figuren 10, 12, 14 jeweils die Kurven 23, 23a, 23b der Aktorwege x über die Zeit t und in den Figuren 1 1 , 13, 15 die Drehzahlen n über die Zeit t anhand der Kurven 24, 24a, 24b der Drehzahlen für die Elektromaschine 3 und anhand der Kurven 25, 25a, 25b der Drehzahlen der Brennkraftmaschine 2 dargestellt. Wie aus den Figuren 1 1 , 13, 15 hervorgeht, wird aufgrund der Stillegung der Brennkraftmaschine 2 zu vorgegebenen Zeitenpunkten ti die Elektromaschine 3 bestromt und dreht mit vorgegebener Drehzahl, um beispielsweise ein Nebenaggregat, beispielsweise einen Klimakompressor anzutreiben. Um die Brennkraftmaschine 2 beispielsweise nach einem Ampelstopp zu starten, wird die Bremse 14 zum Zeitpunkt t2 geschlossen. Zur Beurteilung der Position des für den geschlossenen Zustand der Bremse 14 eingestellten Aktorwegs x wird die anhand der Drehzahl n der Elektromaschine 3 ermittelte Differenzdrehzahl wie Schlupf des Hohlrads 12 gegenüber dem Gehäuse 15 in dem Intervall At wie Zeitintervall ermittelt. Das Intervall At beginnt zu dem Zeitpunkt t3, bei dem der anhand der gestrichelten Kurve mit Zeitverzögerung eingestellte Aktorweg x jeweils praktisch eingestellt ist. Zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 wird das minimale Intervall Atmin vorgegeben. Nimmt der Schlupf der Bremse 14 innerhalb dieses Intervalls ab, ist von einer Überanpressung auszugehen. Zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 wird das maximale Zeitintervall Atmax vorgegeben. Ist innerhalb dieses Intervalls der Schlupf der Bremse nicht abgebaut, ist von unzulässigem Schlupf auszugehen. Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass die Aktorwege x eines Schlüsselstarts und eines Impulsstarts bevorzugt unabhängig voneinander ermittelt und adaptiert werden. Die Korrelation zwischen diesen Aktorwegen x des Schlüssel- und Impulsstarts können jedoch zur allgemeinen Beurteilung des Zustande der Bremse 14 miteinander verglichen werden.
In den untereinander bei gleichen Zeitachsen dargestellten Figuren 10, 1 1 erstreckt sich der Schlupf über den Zeitpunkt t5 hinaus aus, liegt also außerhalb des Zeitintervalls Atmax, so dass der ursprünglich eingestellte Aktorweg x4 auf den Aktorweg x5 vergrößert wird. Desweiteren wird aus der Korrektur des Aktorwegs x4 zu dem Aktorweg x5 eine Korrekturgröße ermittelt, mit der der Aktorweg x4 zum Aktorweg x6 adaptiert wird.
In den Figuren 12 und 13 ist die Anwendung des mehr als additiv kompensierten Aktorwegs x6 dargestellt. Nach der Einstellung des dadurch adaptierten Aktorwegs x6 nimmt der Schlupf innerhalb des Zeitintervalls Atmin ab und Synchronizität zwischen Elektromaschine 3 und Brennkraftmaschine 2 wird erreicht. Definitionsgemäß handelt es sich dabei um eine Überanpressung, so dass der Aktorweg x6 in die andere Richtung zu kürzeren Aktorwegen adaptiert wird.
Die Figuren 14 und 15 zeigen den zum Zeitpunkt t3 angewandten aus dem Impulsstart der Figuren 12 und 15 adaptierten Aktorweg x7, der zu einem Abbau des Schlupfs des Hohlrads 12 und damit zu einer synchronen Drehzahlentwicklung von Elektromaschine 3 und Brennkraftmaschine 2 außerhalb des Zeitintervalls Atmin, jedoch innerhalb des Zeitintervalls Atmax führt, so dass eine Einstellung der Bremse 14 zwischen unzulässiger Überanpressung und zu hohem Schlupf des Hohlrads 12 gegenüber dem Gehäuse 15 erzielt wird.
Bezugszeichenliste
Antriebsstrang
Brennkraftmaschine
Elektromaschine
Kurbelwelle
Rotor
Umschlingungsmitteltrieb
Planetengetriebe
Steg
Planetenräder
0 Sonnenrad
1 Riemen
2 Hohlrad
3 Aktor
4 Bremse
5 Gehäuse
6 Kurve
6a Kurve
6b Kurve
6c Kurve
17 Kurve
17a Kurve
17b Kurve
17c Kurve
18 Linie
19 Kurve
19a Kurve
19b Kurve
19c Kurve
0 Kurve
0a Kurve
0b Kurve
0c Kurve
21 Schwelle
22 Schwelle
23 Kurve
23a Kurve
23b Kurve
24 Kurve
24a Kurve
24b Kurve
25 Kurve
25a Kurve
25b Kurve
n Drehzahl
ni Drehzahl
n2 Drehzahl
t Zeit
tl Zeitpunkt Zeitpunkt
Zeitpunkt
Zeitpunkt
Zeitpunkt
Intervall
Zeitintervall
Zeitintervall
Aktorweg idealer Aktorweg
Aktorweg
Aktorweg
Aktorweg
Aktorweg
Aktorweg
Aktorweg
Aktorweg

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs (1 ) mit einer Brennkraftmaschine (2) mit einer Kurbelwelle (4) und einer in einer Riemenscheibenebene der Brennkraftmaschine (2) angeordneten und mittels eines schaltbaren Planetengetriebes (7) mit der Kurbelwelle (4) in Wirkeingriff stehenden Elektromaschine (3), wobei das Planetengetriebe (7) während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine von einem eine zwischen einem Hohlrad (12) des Planetengetriebes (7) und einem drehfest angeordneten Gehäuse (15) angeordnete Bremse (14) betätigenden Aktor (13) über einen Aktorweg (x) reibschlüssig und abhängig von einem Schlüsselstart bei stehendem Hohlrad (12) oder einem Impulsstart bei sich drehendem Hohlrad (12) mittels unterschiedlicher Betriebsparameter geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Startvorgang bei bevorzugt geschlossener Bremse (14) durchgeführt wird und die Bremse (14) als geschlossen erkannt wird, wenn bei einem Schlüsselstart ein erster Betriebsparameter in Form einer Differenzdrehzahl zwischen Hohlrad (12) und Gehäuse (15) kleiner als die vorgegebene Schwelle (21 ) der Differenzdrehzahl und bei einem Impulsstart ein zweiter Betriebsparameter in Form einer dynamischen Reibwertgröße innerhalb eines vorgegebene Intervalls (At) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Intervall (At) ein Zeitintervall (Atmax) eines Abbaus der Differenzdrehzahl ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Intervall ein Bremsmomentintervall eines Bremsmoments der Bremse ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Startvorgangs bei außerhalb der Schwelle (21 ) oder des Intervalls (Atmax) liegendem Betriebsparameter der Aktorweg korrigiert wird, bis der Betriebsparameter innerhalb der Schwelle (21 ) beziehungsweise des Intervalls (Atmax) liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn während eines Startvorgangs der Betriebsparameter außerhalb der Schwelle (21 ) beziehungsweise des Intervalls (Atmax) liegt, ein eingestellter aktueller Aktorweg (x-i , x2, x4, x5, x6) um einen vorgegebenen Betrag zur Erzielung eines innerhalb der Schwelle (21 ) oder des Intervalls (Atmax) liegenden Betriebsparameters zu einem adaptierten Aktorweg (x3, x7) korrigiert und der adaptierte Aktorweg (x3, x7) beim darauffolgenden Startvorgang für die Schwelle (21 ) oder das Intervall (Atmax) eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur des Aktorwegs (x-i , x2, x4, X5, Χβ) jeweils einer Betriebsgröße mittels eines Betrags in vorgegebenen Schritten pro Startvorgang erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Korrektur des Aktorwegs (x3, x7) in mehreren nacheinander folgenden Startvorgängen in dieselbe Richtung bei innerhalb der Schwelle (21 ) oder des Intervalls (Atmax) liegender Betriebsgröße eine weitere Korrektur dieses Aktorwegs (x3, x7) für mehrere Startvorgänge ausgesetzt wird.
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