DE102006003725A1 - Transmission train for a hybrid vehicle, with an internal combustion motor and an electromotor, gives an accelerated synchronizing of the target gear on a gear change - Google Patents

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Abstract

The transmission train (1) of a hybrid motor vehicle, with an internal combustion motor (2) and an electromotor (3), has a gearbox (4) with an unsynchronized clutch. On a gear shift, the target gear is synchronized by the electromotor with an open bridge clutch (12) as the electromotor accelerates the gearbox input shaft (11) to the required positive torque with the rotation direction of the motor crankshaft (9) to the synchronized rotary speed of the target gear. The process is reversed by retarding the torque on changing gear in the opposite direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs, der einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und ein mit unsynchronisierten Schaltkupplungen versehenes Getriebe umfasst, die über ein Summierungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement sowie über eine als Reibungskupplung ausgebildete Überbrückungskupplung miteinander gekoppelt sind, indem das erste Eingangselement mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, das zweite Eingangselement mit dem Rotor der Elektromaschine und das Ausgangselement mit der Eingangswelle des Getriebes drehfest verbunden ist, und in dem die Überbrückungskupplung zwischen zwei Elementen des Summierungsgetriebes angeordnet ist, wobei bei einem Schaltvorgang zwischen einem Lastgang und einem Zielgang nach dem Auslegen des Lastgangs der Zielgang synchronisiert und nachfolgend eingelegt wird.The The invention relates to a method for controlling a motor vehicle drive train, an internal combustion engine, an electric machine and an unsynchronized Clutches provided geared transmission, which has a Summation gear with two input elements and one output element as well as over a trained as a friction clutch lock-up clutch with each other are coupled by the first input element with the crankshaft of the internal combustion engine, the second input element with the rotor the electric machine and the output element with the input shaft the transmission is rotatably connected, and in which the lock-up clutch is arranged between two elements of the summation gear, wherein in a switching operation between a load gear and a Target gear synchronized after laying out the load gear of the target gear and subsequently inserted.

Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs der vorbezeichneten Art ist aus der DE 199 34 696 A1 und der DE 101 52 471 A1 bekannt. In diesem bekannten Antriebsstrang ist das Summierungsgetriebe jeweils als ein einfaches Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Planetenträger mit mehreren Planetenrädern und einem Hohlrad ausgebildet. Das Hohlrad bildet das erste Eingangselement und ist drehfest mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Das Sonnenrad bildet das zweite Eingangselement und ist drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt. Der Planetenträger bildet das Ausgangselement und ist drehfest mit der Eingangswelle des Schaltgetriebes verbunden. Die Überbrückungskupplung ist jeweils zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenträger des Planetengetriebes angeordnet.A drive train of a motor vehicle of the aforementioned type is from the DE 199 34 696 A1 and the DE 101 52 471 A1 known. In this known powertrain, the summation gear is in each case designed as a simple planetary gear with a sun gear, a planet carrier with several planetary gears and a ring gear. The ring gear forms the first input element and is non-rotatably connected to the crankshaft of the internal combustion engine. The sun gear forms the second input element and is non-rotatably coupled to the rotor of the electric machine. The planet carrier forms the output element and is non-rotatably connected to the input shaft of the gearbox. The lock-up clutch is arranged in each case between the sun gear and the planet carrier of the planetary gear.

In dem Antriebsstrang nach der DE 199 34 696 A1 ist die Überbrückungskupplung im Gegensatz zur vorliegend vorausgesetzten Ausbildung als Klauenkupplung ausgebildet, so dass die Überbrückungskupplung nur bei Synchronlauf des Verbrennungsmotors und der Eingangswelle des Schaltgetriebes geschlossen werden kann und somit nur eingeschränkt nutzbar ist. Um einen Antrieb des Kraftfahrzeugs allein mit der Elektromaschine zu ermöglichen, ist ein Richtungfreilauf zwischen der Kurbelwelle und einem Gehäuseteil angeordnet, wodurch die Kurbelwelle gegen ein Rückwärtsdrehen gesichert und damit das Antriebsmoment der Elektromaschine gegen das Gehäuse abgestützt wird. Um bei stehendem Kraftfahrzeug ein Starten des Verbrennungsmotors mit der Elektromaschine zu ermöglichen, ist ein weiterer Richtungsfreilauf zwischen der Eingangswelle des Schaltgetriebes und einem Gehäuseteil angeordnet, wodurch die Eingangswelle gegen ein Rückwärtsdrehen gesichert und damit das Antriebsmoment der Elektromaschine gegen das Gehäuse abgestützt wird.In the powertrain after the DE 199 34 696 A1 the lock-up clutch is formed in contrast to the presently assumed training as a dog clutch, so that the lock-up clutch can be closed only during synchronous operation of the engine and the input shaft of the gearbox and thus is only limited use. In order to enable a drive of the motor vehicle alone with the electric machine, a directional freewheel between the crankshaft and a housing part is arranged, whereby the crankshaft secured against reverse rotation and thus the drive torque of the electric machine is supported against the housing. In order to enable starting of the internal combustion engine with the electric motor when the vehicle is stationary, a further directional freewheel between the input shaft of the gearbox and a housing part is arranged, whereby the input shaft secured against reverse rotation and thus the drive torque of the electric machine is supported against the housing.

In dem Antriebsstrang gemäß der DE 101 52 471 A1 ist die Überbrückungskupplung, wie es für die vorliegende Erfindung vorausgesetzt wird, als Reibungskupplung ausgebildet, so dass die Überbrückungskupplung auch bei einer Drehzahldifferenz zwischen der Eingangswelle des Schaltgetriebes und dem Verbrennungsmotor zur Übertragung eines Drehmomentes im Schlupfbetrieb genutzt werden kann. Um bei stehendem Kraftfahrzeug und in Neutral geschaltetem Getriebe einen Impulsstart des Verbrennungsmotors mit der Elektromaschine zu ermöglichen, ist eine weitere Reibungskupplung zwischen der Eingangswelle des Schaltgetriebes und einem Gehäuseteil angeordnet, wodurch die Eingangswelle nach Erreichen einer Startdrehzahl der Elektromaschine zum Starten des Verbrennungsmotors abgebremst werden kann.In the drive train according to the DE 101 52 471 A1 the lock-up clutch, as assumed for the present invention, designed as a friction clutch, so that the lock-up clutch can be used even with a speed difference between the input shaft of the gearbox and the engine for transmitting a torque in the slip mode. In order to enable a pulse start of the internal combustion engine with the electric machine when the motor vehicle and neutral gearbox, a further friction clutch between the input shaft of the gearbox and a housing part is arranged, whereby the input shaft can be braked after reaching a starting speed of the electric machine to start the engine.

Nachfolgend wird in der Beschreibung der Erfindung ohne Einschränkung des Schutzumfangs beispielhaft von einem weitgehend identischen Aufbau des Antriebsstrangs ausgegangen, wobei die Überbrückungskupplung als Reibungskupplung vorausgesetzt wird, insbesondere als nasse Lamellenkupplung, alternativ aber auch als Trockenkupplung ausgeführt sein kann. Alternativ zu der bekannten Anordnung kann die Überbrückungskupplung auch zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad, also zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und dem Rotor der Elektromaschine, angeordnet sein.following is in the description of the invention without limitation of Scope of protection by way of example of a largely identical structure the drive train is assumed, wherein the lock-up clutch as a friction clutch is assumed, in particular as a wet multi-plate clutch, alternatively but can also be designed as a dry clutch. alternative to the known arrangement, the lock-up clutch between the Ring gear and the sun gear, so between the crankshaft of the engine and the rotor of the electric machine, be arranged.

Im normalen Fahrbetrieb ist die Überbrückungskupplung vollständig geschlossen, so dass das Planetengetriebe blockiert ist und starr umläuft. In diesem Betriebszustand sind die Drehzahlen und die Drehrichtungen des Verbrennungsmotors, der Elektromaschine und der Eingangswelle des Schaltgetriebes identisch. Die Elektromaschine wird in diesem Zustand vorwiegend als Generator zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes betrieben, kann jedoch in bestimmten Betriebssituationen, insbesondere in Beschleunigungsphasen des Kraftfahrzeugs, vorübergehend auch als Motor betrieben werden.in the normal driving is the lock-up clutch Completely closed, so that the planetary gear is blocked and rigid circulates. In In this operating state are the speeds and directions of rotation of the internal combustion engine, the electric machine and the input shaft of the gearbox identical. The electric machine is in this Condition mainly as a generator to supply the electrical But can in certain operating situations, especially in acceleration phases of the motor vehicle, temporarily also be operated as a motor.

Zum Gangwechsel innerhalb des Schaltgetriebes wird nahezu zeitgleich das Drehmoment des Verbrennungsmotors reduziert, die Elektromaschine kraftlos geschaltet und die Überbrückungskupplung vollständig geöffnet. Hierdurch wird die Eingangswelle des Schaltgetriebes von dem Verbrennungsmotor entkoppelt, so dass der eingelegte Lastgang lastfrei ausgelegt und der einzulegende Zielgang lastfrei synchronisiert und eingelegt werden kann. Die Synchronisierung des Zielgangs, also die Beschleunigung der Eingangswelle bei einer Rückschaltung und die Verzögerung der Eingangswelle bei einer Hochschaltung, erfolgt bei synchronisierten Schaltkupplungen durch Reibung, wobei die Anpresskraft der Reibelemente der Schaltkupplungen jeweils über die Stellkraft des zugeordneten Schaltstellers aufgebracht werden muss.For gear change within the gearbox, the torque of the engine is almost simultaneously reduced, switched off the electric machine and fully open the lock-up clutch. As a result, the input shaft of the gearbox is decoupled from the engine, so that the loaded load gear designed to be load-free and the target gear to be engaged synchronized and loaded load-free. The synchronization of the target gear, so the acceleration of the input shaft in a downshift and the delay of the input shaft at a high circuit, occurs in synchronized clutches by friction, wherein the contact pressure of the friction elements of the clutches must be applied in each case via the actuating force of the associated switch actuator.

Bei unsynchronisierten Schaltkupplungen kann die Synchronisierung des Zielgangs über einen speziellen Synchronisationsantrieb erfolgen, der mit der Eingangswelle des Schaltgetriebes in Verbindung steht. Dies erfordert jedoch nachteilig einen zusätzlichen Kosten- und Gewichtsaufwand sowie einen zusätzlichen Platzbedarf für den Synchronisationsantrieb.at unsynchronized clutches can synchronize the Targeting over a special synchronization drive made with the input shaft of the gearbox is in communication. However, this requires disadvantageous An additional Cost and weight and an additional space for the synchronization drive.

Alternativ dazu ist eine Synchronisierung des Zielgangs mit dem Verbrennungsmotor bei zumindest teilweise geschlossener Überbrückungskupplung möglich. Da der Verbrennungsmotor aufgrund seines relativ hohen Trägheitsmomentes und wegen seiner Steuerung über die Beeinflussung des Verbrennungsvorgangs vergleichsweise träge auf Steuerbefehle reagiert, nimmt eine derartige Synchronisierung einen relativ großen Zeitraum in Anspruch, wodurch der gesamte Schaltvorgang und die damit verbundene Zugkraftunterbrechung verlängert sind.alternative this is a synchronization of the target gear with the internal combustion engine possible with at least partially closed lock-up clutch. There the internal combustion engine due to its relatively high moment of inertia and because of its control over the influence of the combustion process comparatively slow to control commands reacts, takes such a synchronization a relatively large period claiming, whereby the entire switching process and the associated Traction interruption extended are.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem bei einem Antriebsstrang der eingangs genannten Art bei einem Schaltvorgang zwischen einem Lastgang und einem Zielgang die Synchronisierung des Zielgangs beschleunigt durchgeführt werden kann. Ein solches Verfahren soll auch in Antriebssträngen nutzbar sein, die vergleichbare Komponenten, jedoch in anderer Antriebskopplungskombination enthalten.In front In this background, the present invention has the object underlying to provide a method with which in a powertrain of the type mentioned in a switching operation between a Load gear and a target gear speeds up the synchronization of the target gear carried out can be. Such a method should also be usable in drive trains be comparable components, but in other propulsion combination combination contain.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs angegeben, während vorteilhafte Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind.The Invention is indicated by the features of the main claim, while advantageous embodiments the dependent claims are removable.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs, der einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und ein mit unsynchronisierten Schaltkupplungen versehenes Getriebe, vorzugsweise ein automatisiertes Schaltgetriebe, umfasst, die über ein Summierungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement sowie über eine als Reibungskupplung ausgebildete Überbrückungskupplung miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Eingangselement mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, das zweite Eingangselement mit dem Rotor der Elektromaschine und das Ausgangselement mit der Eingangswelle des Getriebes drehfest verbunden ist, und bei dem die Überbrückungskupplung zwischen zwei Elementen des Summierungsgetriebes angeordnet ist, wobei bei einem Schaltvorgang zwischen einem Lastgang und einem Zielgang nach dem Ausfegen des Lastgangs der Zielgang synchronisiert und nachfolgend eingelegt wird.Therefore the invention is based on a method for controlling a motor vehicle drive train, an internal combustion engine, an electric machine and with unsynchronisierten clutches provided transmission, preferably an automated transmission, that covers over a summation gear with two input elements and one output element as well as over one formed as a friction clutch lock-up clutch with each other coupled, wherein the first input element with the crankshaft of the internal combustion engine, the second input element with the rotor the electric machine and the output element with the input shaft the transmission is rotatably connected, and wherein the lock-up clutch is arranged between two elements of the summation gear, wherein in a shift between a load gear and a target gear synchronized after sweeping the load gear of the target gear and will be inserted subsequently.

Unter den Begriff „Getriebe" fallen beispielsweise Handschaltgetriebe und automatisierte Schaltgetriebe.Under The term "gear", for example, fall Manual transmissions and automated manual transmissions.

Zudem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Zielgang bei geöffneter Überbrückungskupplung mittels der Elektromaschine synchronisiert wird, indem die Eingangswelle bei einer Rückschaltung durch ein in Drehrichtung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Eingangswelle des Getriebes wirksames positives Drehmoment M_EM > 0 von der Elektromaschine auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs beschleunigt wird, und bei einer Hochschaltung durch ein entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Eingangswelle des Getriebes wirksames negatives Drehmoment M_EM < 0 von der Elektromaschine auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs verzögert wird.moreover is inventively provided that the target gear with opened lock-up clutch by means of the electric machine is synchronized by the input shaft at a downshift by a direction of rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and the input shaft of the transmission effective positive torque M_EM> 0 from the electric machine is accelerated to the synchronous speed of the target gear, and at an upshift by an opposite to the direction of rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and the transmission input shaft negative torque M_EM <0 is delayed by the electric machine to the synchronous speed of the target gear.

Da das Ansprechverhalten der Elektromaschine im Vergleich zu demjenigen des Verbrennungsmotors deutlich besser ist, ergibt sich über das Drehmoment M_EM der Elektromaschine ein schnelles Hochfahren oder Abbremsen der Elektromaschine selbst, und durch die Kopplung über das Summierungsgetriebe ebenfalls eine schnelle Beschleunigung oder Verzögerung der Eingangswelle des Getriebes, wodurch der Synchronisiervorgang beschleunigt und die dadurch bedingte Zugkraftunterbrechung verkürzt ist.There the response of the electric machine compared to that of the internal combustion engine is significantly better, results from the torque M_EM the electric machine a quick startup or braking the electric machine itself, and by the coupling over the Summation gear also a fast acceleration or delay the input shaft of the transmission, causing the synchronization process accelerated and the consequent interruption of traction is shortened.

Das Drehmoment M_EM der Elektromaschine wird dabei über das Summierungsgetriebe gegenüber dem Verbrennungsmotor abgestützt. Es ist daher für den Synchronisationsvorgang von Bedeutung, wie der Verbrennungsmotor während der Synchronisierung gesteuert wird, insbesondere wel che Drehzahl n_VM beziehungsweise welcher Drehzahlverlauf der Verbrennungsmotor während der Synchronisierung aufweist.The Torque M_EM of the electric machine is about the summation across from supported the internal combustion engine. It is therefore for the synchronization process of importance, such as the internal combustion engine while the synchronization is controlled, in particular wel che speed n_VM or which speed curve of the internal combustion engine while the synchronization has.

Der Verbrennungsmotor wird am einfachsten während der Synchronisierung der Eingangswelle auf einer weitgehend konstanten Drehzahl n_VM, insbesondere zu Beginn des Schaltvorgangs gehalten. Dies ist steuerungstechnisch einfach zu realisieren, hat aber den Nachteil, dass die von der Elektromaschine zu überwindende Drehzahldifferenz Δn_EM = n_EM_soll – n_EM_ist aufgrund der wirksamen Übersetzung dann deutlich größer ist als die Drehzahldifferenz Δn_GE = n_GE_soll – n_GE_ist, die zur Synchronisierung des Zielgangs von der Eingangswelle des Getriebes zu überbrücken ist. So ist bei der Verwendung eines Planetengetriebes mit der Standübersetzung i0 = –3 als Summierungsgetriebe in der bekannten Anordnung die von der Elektromaschine zu bewältigende Drehzahldifferenz bei konstant gehaltener Drehzahl n_VM des Verbrennungsmotors mit Δn_EM = Δn_GE(1 – i0) viermal so groß wie diejenige der Eingangswelle.The internal combustion engine is most easily kept during the synchronization of the input shaft at a substantially constant speed n_VM, in particular at the beginning of the switching operation. This is simple to implement in terms of control engineering, but has the disadvantage that the speed difference Δn_EM = n_EM_set_n_EM_ist to be overcome by the electric machine is then significantly greater than the speed difference Δn_GE = n_GE_set_n_GE_act due to the effective gear ratio, which is used to synchronize the target gear from the input shaft of the transmission is to bridge. Thus, when using a planetary gear with the state ratio i 0 = -3 as summation in the known arrangement that of the electroma engine speed to be handled at a constant speed n_VM of the internal combustion engine with Δn_EM = Δn_GE (1 - i 0 ) four times as large as that of the input shaft.

Es ist daher zweckmäßig, die Synchronisierung mittels der Elektromaschine durch den Verbrennungsmotor zu unterstützen, indem der Verbrennungsmotor während der Synchronisierung der Eingangswelle bei einer Rückschaltung durch Vorgabe einer erhöhten Solldrehzahl n_VM_soll beschleunigt und bei einer Hochschaltung durch Vorgabe einer abgesenkten Solldrehzahl n_VM_soll verzögert wird. Die Synchronisierung des Zielgangs wird hierdurch zusätzlich beschleunigt und die Dauer der Zugkraftunterbrechung weiter verkürzt. Die Zieldrehzahl n_EM_soll der Elektromaschine ergibt sich in diesem Fall aus der Zieldrehzahl n_GE_soll der Eingangswelle und der Istdrehzahl n_VM_ist des Verbrennungsmotors zu: n_EM_soll = n_GE_soll·(1 – i0) + n_VM_ist·i0 It is therefore expedient to support the synchronization by means of the electric motor by the internal combustion engine by the internal combustion engine during synchronization of the input shaft in a downshift by specifying an increased target speed n_VM_soll accelerated and delayed in an upshift by specifying a lowered target speed n_VM_soll. The synchronization of the target gear is thereby additionally accelerated and the duration of the traction interruption further shortened. The target speed n_EM_soll of the electric machine results in this case from the target speed n_GE_soll of the input shaft and the actual speed n_VM_ist of the internal combustion engine to: n_EM_soll = n_GE_soll · (1 - i 0 ) + n_VM_ist · i 0

Die Unterstützung der Synchronisierung des Zielgangs mit dem Verbrennungsmotor ist mit dem zusätzlichen Vorteil verbunden, dass sich die Drehzahl n_VM des Verbrennungsmotors zum Ende der Synchronisierung und dem nachfolgenden Einlegen des Zielgangs der Drehzahl n_GE der Eingangswelle schon weitgehend angenähert hat, so dass die üblicherweise nach einem Schaltvorgang erforderliche Angleichung der beiden Drehzahlen entfallen kann oder zumindest deutlich verkürzt ist.The support the synchronization of the target gear with the internal combustion engine is with the additional Advantage associated with the speed n_VM of the internal combustion engine to the end of the synchronization and the subsequent insertion of the Targeting the speed n_GE has already largely approximated the input shaft, so that usually After a switching process required approximation of the two speeds can be omitted or at least significantly shortened.

Wenn zum Zeitpunkt des Einlegens des Zielgangs schon Synchronlauf (n_VM = n_GE) zwischen dem Verbrennungsmotor und der Eingangswelle des Getriebes vorliegt, kann die Überbrückungskupplung vorteilhaft sofort geschlossen werden. Wenn dagegen zum Zeitpunkt des Einlegens des Zielgangs noch kein Synchronlauf besteht, wird die Drehzahl n_VM des Verbrennungsmotors nach dem Einlegen des Zielgangs zweckmäßig weiter an die Drehzahl n_GE der Eingangswelle angeglichen wird, und die Überbrückungskupplung mit Erreichen der Synchrondrehzahl (n_VM = n_GE) geschlossen und damit zum normalen Fahrbetrieb übergegangen.If at the time the target gear is engaged, synchronous operation (n_VM = n_GE) between the engine and the input shaft of the transmission is present, the lock-up clutch advantageous be closed immediately. If, however, at the time of insertion the target gear is not synchronized, the speed n_VM of the internal combustion engine after inserting the target gear appropriately further is matched to the speed n_GE of the input shaft, and the lock-up clutch closed when the synchronous speed (n_VM = n_GE) is reached and thus transferred to normal driving.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In diesen zeigt:to Clarification of the invention, the description is a drawing with exemplary embodiments attached. In these shows:

1 typische Drehzahlverläufe bei einer erfindungsgemäßen Synchronisierung des Zielgangs, 1 typical speed curves in a synchronization of the target gear according to the invention,

2 typische Drehzahlverläufe bei einer bekannten Synchronisierung des Zielgangs, 2 typical speed curves with a known synchronization of the target gear,

3 den allgemeinen Aufbau des zu Grunde gelegten Antriebsstrangs in vereinfachter schematischer Darstellung, und 3 the general structure of the underlying powertrain in a simplified schematic representation, and

4 eine bevorzugte praktische Ausführungsform des Antriebsstrangs gemäß 3 in schematischer Darstellung. 4 a preferred practical embodiment of the drive train according to 3 in a schematic representation.

Ein Antriebsstrang 1 gemäß 3 umfasst einen Verbrennungsmotor 2, eine Elektromaschine 3 und ein automatisiertes Schaltgetriebe 4, die über ein Summierungsgetriebe 5 mit zwei Eingangselementen 6, 7 und einem Ausgangselement 8 miteinander gekoppelt sind. Das erste Eingangselement 6 ist mit der Kurbelwelle 9 des Verbrennungsmotors 2, das zweite Eingangselement 7 mit dem Rotor 10 der Elektromaschine 3 und das Ausgangselement 8 mit der Eingangswelle 11 des Schaltgetriebes 4 jeweils drehfest verbunden. Eine als Reibungskupplung ausgebildete Überbrückungskupplung 12 ist zwischen zwei Elementen des Summierungsgetriebes 5, vorliegend zwischen den beiden Eingangselementen 6 und 7 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 2, die Elektromaschine 2 und die Überbrückungskupplung 12 stehen über Sensor- und Steuerleitungen 13 mit einem Steuergerät 14 in Verbindung, über das die Komponenten des Antriebsstrangs 1 koordiniert steuerbar und regelbar sind.A powertrain 1 according to 3 includes an internal combustion engine 2 , an electric machine 3 and an automated manual transmission 4 that have a summation gearbox 5 with two input elements 6 . 7 and an output element 8th coupled together. The first input element 6 is with the crankshaft 9 of the internal combustion engine 2 , the second input element 7 with the rotor 10 the electric machine 3 and the starting element 8th with the input shaft 11 of the gearbox 4 each rotatably connected. A trained as a friction clutch lock-up clutch 12 is between two elements of the summation gear 5 , present between the two input elements 6 and 7 arranged. The internal combustion engine 2 , the electric machine 2 and the lock-up clutch 12 stand over sensor and control cables 13 with a control unit 14 in conjunction, about which the components of the powertrain 1 coordinated controllable and controllable.

Eine bevorzugte praktische Ausführungsform des Antriebsstrangs 1 ist in 4 abgebildet. In diesem Antriebsstrang 1 ist das Summierungsgetriebe 5 als ein einfaches Planetengetriebe 15 mit einem Sonnenrad 16, einem Planetenträger 17 mit mehreren Planetenrädern 18 und einem Hohlrad 19 ausgebildet. Das Hohlrad 19 bildet das erste Eingangselement 6 und steht über ein Schwungrad 20 und einen Drehschwingungsdämpfer 21 mit der Kurbelwelle 9 des Verbrennungsmotors 2 in Verbindung. Das Sonnenrad 16 bildet das zweite Eingangselement 7 und ist unmittelbar mit dem Rotor 10 der Elektromaschine 3 verbunden. Der Planetenträger 17 bildet das Ausgangselement 8 und steht unmittelbar mit der Eingangswelle 11 des Schaltgetriebes 4 in Verbindung. Ein zwischen der Eingangswelle 11 und einem Gehäuseteil 22 angeordneter Richtungsfreilauf 23 dient zur Abstützung der Eingangswelle 11 bei einem Starten des Verbrennungsmotors 2 durch die Elektromaschine 3. Das Schaltgetriebe 4 ist in Vorgelegebauweise ausgeführt und weist insgesamt sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf, die über jeweils eine unsynchronisierte Klauenschaltkupplung selektiv schaltbar sind. Die Überbrückungskupplung 12 ist zwischen dem Rotor 10 der Elektromaschine 3 und einer Verbindungswelle 24 an geordnet, durch die der Verbrennungsmotor 2 mit dem Hohlrad 19 in Verbindung steht.A preferred practical embodiment of the powertrain 1 is in 4 displayed. In this drive train 1 is the summation gearbox 5 as a simple planetary gear 15 with a sun wheel 16 , a planet carrier 17 with several planet wheels 18 and a ring gear 19 educated. The ring gear 19 forms the first input element 6 and stands over a flywheel 20 and a torsional vibration damper 21 with the crankshaft 9 of the internal combustion engine 2 in connection. The sun wheel 16 forms the second input element 7 and is directly with the rotor 10 the electric machine 3 connected. The planet carrier 17 forms the starting element 8th and is directly connected to the input shaft 11 of the gearbox 4 in connection. One between the input shaft 11 and a housing part 22 arranged directional freewheel 23 serves to support the input shaft 11 at a start of the internal combustion engine 2 through the electric machine 3 , The manual transmission 4 is executed in countershaft design and has a total of six forward gears and one reverse gear, which are selectively switchable via in each case an unsynchronized claw clutch. The lockup clutch 12 is between the rotor 10 the electric machine 3 and a connection shaft 24 ordered by the internal combustion engine 2 with the ring gear 19 communicates.

In 2 sind nun typische Drehzahlverläufe während einer Schubrückschaltung dargestellt, bei der die Synchronisierung des Zielgangs in bekannter Weise bei zumindest teilweise geschlossener Überbrückungskupplung 12 mittels des Verbrennungsmotors 2 erfolgt. Zum Zeitpunkt t0 wird der Lastgang ausgelegt und die zur Synchronisierung des Zielgangs erforderliche Drehzahl n_GE_soll an der Eingangswelle 11 des Schaltgetriebes 4 vorgegeben. Aufgrund des relativ trägen Ansprechverhaltens des Verbrennungsmotors 2 erreicht die Eingangswelle 11 zusammen mit dem Verbrennungsmotor 2 (n_GE_ist = n_VM_ist) die Solldrehzahl n_EM_soll erst zum Zeitpunkt t1, welches eine relativ lange Dauer Δt für die Synchronisierung und die Zugkraftunterbrechung bedeutet.In 2 Now typical speed curves are shown during a push downshift, in which the synchronization of the target gear in known Way at least partially closed lock-up clutch 12 by means of the internal combustion engine 2 he follows. At time t0, the load gear is designed and the speed n_GE_soll required to synchronize the target gear on the input shaft 11 of the gearbox 4 specified. Due to the relatively slow response of the internal combustion engine 2 reaches the input shaft 11 together with the combustion engine 2 (n_GE_act = n_VM_act) the target speed n_EM_set only at the time t1, which means a relatively long duration Δt for the synchronization and the traction interruption.

Dagegen sind in 1 typische Drehzahlverläufe während einer Schubrückschaltung dargestellt, bei der die Synchronisierung des Zielgangs erfindungsgemäß bei vollständig geöffneter Überbrückungskupplung 12 mittels der Elektromaschine 3 mit Unterstützung durch den Verbrennungsmotor 2 durchgeführt wird. Zum Zeitpunkt t0 wird der Lastgang ausgelegt und die zur Synchronisierung des Zielgangs erforderliche Drehzahl n_GE_soll an der Eingangswelle 11 des Schaltgetriebes 4 vorgegeben. Die Elektromaschine 3 wird daraufhin derart angesteuert, dass sie ein in Drehrichtung der Eingangswelle 11 wirksames Drehmoment abgibt, wodurch der Rotor 10 der Elektromaschine 3 beschleunigt wird (Drehzahlverlauf n_EM_ist). Ebenso wird auch der Verbrennungsmotor 2 beschleunigt, jedoch mit deutlicher zeitlicher Verzögerung (Drehzahlverlauf n_VM_ist). Aufgrund der Kopplung über das Summierungsgetriebe 5 beziehungsweise das Planetengetriebe 15 ergibt sich daraus der Ist-Drehzahlverlauf n_GE_ist der Eingangswelle 11, welches mit einer beschleunigten Synchronisierung des Zielgangs und einer verkürzten Zugkraftunterbrechung Δt verbunden ist.In contrast, in 1 typical speed curves during a push downshift shown in the synchronization of the target gear according to the invention with fully open lock-up clutch 12 by means of the electric machine 3 with the support of the combustion engine 2 is carried out. At time t0, the load gear is designed and the speed n_GE_soll required to synchronize the target gear on the input shaft 11 of the gearbox 4 specified. The electric machine 3 is then driven such that it is in the direction of rotation of the input shaft 11 releases effective torque, causing the rotor 10 the electric machine 3 is accelerated (speed curve n_EM_ist). The same applies to the internal combustion engine 2 accelerated, but with a significant time delay (speed curve n_VM_ist). Due to the coupling via the summation gear 5 or the planetary gear 15 this results in the actual speed curve n_GE_act of the input shaft 11 , which is associated with an accelerated synchronization of the target gear and a shortened traction interruption Δt.

Unabhängig von den beispielhaft in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen erfasst die Erfindung auch die Verwendung des Verfahrens bei Antriebssträngen mit allen anderen möglichen und unterschiedlichen Antriebskoppelungen zwischen dem Verbrennungsmotor 2, der Elektromaschine 3, dem Summierungsgetriebe 5, der Kupplung 12 und dem Getriebe 4, welches hier jedoch nicht gesondert dargestellt ist.Regardless of the example in the 3 and 4 In the embodiments shown, the invention also covers the use of the method in drive trains with all other possible and different drive couplings between the internal combustion engine 2 , the electric machine 3 , the summation gearbox 5 , the clutch 12 and the transmission 4 , which is not shown here separately.

11
Antriebsstrangpowertrain
22
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
33
Elektromaschineelectric machine
44
Getriebe, SchaltgetriebeTransmission, manual transmission
55
Summierungsgetriebesumming
66
(erstes) Eingangselement(First) input element
77
(zweites) Eingangselement(Second) input element
88th
Ausgangselementoutput element
99
Kurbelwellecrankshaft
1010
Rotorrotor
1111
Eingangswelleinput shaft
1212
Überbrückungskupplunglock-up clutch
1313
Sensor- und SteuerleitungSensor- and control line
1414
Steuergerätcontrol unit
1515
Planetengetriebeplanetary gear
1616
Sonnenradsun
1717
Planetenträgerplanet carrier
1818
Planetenradplanet
1919
Hohlradring gear
2020
Schwungradflywheel
2121
Drehschwingungsdämpfertorsional vibration dampers
2222
Gehäuseteilhousing part
2323
RichtungsfreilaufDirection freewheel
2424
Verbindungswelleconnecting shaft
i0 i 0
Standübersetzung des Planetengetriebesstand translation of the planetary gear
MM
Drehmomenttorque
M_EMM_EM
Drehmoment von 3 Torque of 3
nn
Drehzahlrotation speed
n_EMn_EM
Drehzahl von 3 Speed of 3
n_EM_istn_EM_ist
Istdrehzahl von 3 Actual speed of 3
n_EM_solln_EM_soll
Solldrehzahl von 3 Nominal speed of 3
n_GEn_GE
Drehzahl von 11 Speed of 11
n_GE_istn_GE_ist
Istdrehzahl von 11 Actual speed of 11
n_GE_solln_GE_soll
Solldrehzahl von 11 Nominal speed of 11
n_VMn_VM
Drehzahl von 2 Speed of 2
n_VM_istn_VM_ist
Istdrehzahl von 2 Actual speed of 2
n_VM_solln_VM_soll
Solldrehzahl von 2 Nominal speed of 2
tt
ZeitTime
t0t0
Zeitpunkttime
t1t1
Zeitpunkttime
n_EMn_EM
Drehzahldifferenz von 3 Speed difference of 3
Δn_GEΔn_GE
Drehzahldifferenz von 11 Speed difference of 11
Δt.delta.t
Zugkraftunterbrechung, ZugkraftunterbrechungszeitraumInterruption of traction, Traction interruption period

Claims (5)

Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs, der einen Verbrennungsmotor (2), eine Elektromaschine (3) und ein mit unsynchronisierten Schaltkupplungen versehenes Getriebe (4) umfasst, die über ein Summierungsgetriebe (5) mit zwei Eingangselementen (6, 7) und einem Ausgangselement (8) sowie über eine als Reibungskupplung ausgebildete Überbrückungskupplung (12) miteinander gekoppelt sind, indem das erste Eingangselement mit der Kurbelwelle (9) des Verbrennungsmotors (2), das zweite Eingangselement mit dem Rotor (10) der Elektromaschine (3) und das Ausgangselement (8) mit der Eingangswelle (11) des Getriebes (4) drehfest verbunden ist, und bei dem die Überbrückungskupplung (12) zwischen zwei Elementen des Summierungsgetriebes (5) angeordnet ist, wobei bei einem Schaltvorgang zwischen einem Lastgang und einem Zielgang nach dem Auslegen des Lastgangs der Zielgang synchronisiert und nachfolgend eingelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielgang bei geöffneter Überbrückungskupplung (12) mittels der Elektromaschine (3) synchronisiert wird, indem die Eingangswelle (11) bei einer Rückschaltung durch ein in Drehrichtung der Kurbelwelle (9) des Verbrennungsmotors (2) und der Eingangswelle (11) des Getriebes (4) wirksames positives Drehmoment M_EM > 0 von der Elektromaschine (3) auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs beschleunigt, und bei einer Hochschaltung durch ein entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle (9) des Verbrennungsmotors (2) und der Eingangswelle (11) des Getriebes (4) wirksames negatives Drehmoment M_EM < 0 von der Elektromaschine (3) auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs verzögert wird.Method for controlling a motor vehicle drive train, comprising an internal combustion engine ( 2 ), an electric machine ( 3 ) and provided with unsynchronisierten clutches transmission ( 4 ), which via a summation gear ( 5 ) with two input elements ( 6 . 7 ) and an output element ( 8th ) and via a lock-up clutch designed as a friction clutch ( 12 ) are coupled together by the first input element with the crankshaft ( 9 ) of the internal combustion engine ( 2 ), the second input element with the rotor ( 10 ) of the electric machine ( 3 ) and the starting element ( 8th ) with the input shaft ( 11 ) of the transmission ( 4 ) is rotatably connected, and wherein the lock-up clutch ( 12 ) between two elements of the summation gear ( 5 ) is arranged, wherein synchronized in a switching operation between a load gear and a target gear after the laying of the load gear of the target gear and is subsequently inserted, characterized in that the target gear with open lock-up clutch ( 12 ) by means of the electric machine ( 3 ) is synchronized by the input shaft ( 11 ) at a downshift by a in the direction of rotation of the crankshaft ( 9 ) of the internal combustion engine ( 2 ) and the input shaft ( 11 ) of the transmission ( 4 ) effective positive torque M_EM> 0 from the electric machine ( 3 ) is accelerated to the synchronous speed of the target gear, and at an upshift by a counter to the direction of rotation of the crankshaft ( 9 ) of the internal combustion engine ( 2 ) and the input shaft ( 11 ) of the transmission ( 4 ) effective negative torque M_EM <0 from the electric machine ( 3 ) is delayed to the synchronous speed of the target gear. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) während der Synchronisierung der Eingangswelle (11) auf weitgehend konstanter Drehzahl (n_VM) gehalten wird.Method according to Claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) during synchronization of the input shaft ( 11 ) is maintained at a substantially constant speed (n_VM). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) während der Synchronisierung der Eingangswelle (11) bei einer Rückschaltung durch Vorgabe einer erhöhten Solldrehzahl (n_VM_soll) beschleunigt und bei einer Hochschaltung durch Vorgabe einer abgesenkten Solldrehzahl (n_VM_soll) verzögert wird.Method according to Claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) during synchronization of the input shaft ( 11 ) is accelerated in a downshift by specifying an increased setpoint speed (n_VM_soll) and is delayed in an upshift by specifying a lowered setpoint speed (n_VM_soll). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem zum Zeitpunkt des Einlegens des Zielgangs schon Synchronlauf (n_VM = n_GE) zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und der Eingangswelle (11) des Getriebes (4) besteht, die Überbrückungskupplung (12) geschlossen wird.A method according to claim 3, characterized in that in the case in which at the time of insertion of the target gear already synchronous operation (n_VM = n_GE) between the internal combustion engine ( 2 ) and the input shaft ( 11 ) of the transmission ( 4 ), the lock-up clutch ( 12 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem zum Zeitpunkt des Einlegens des Zielgangs noch kein Synchronlauf (n_VM ≠ n_GE) zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und der Eingangswelle (11) des Getriebes (4) besteht, die Drehzahl (n_VM) des Verbrennungsmotors (2) weiter an die Drehzahl (n_GE) der Eingangswelle (11) angeglichen wird, und die Überbrückungskupplung (12) mit Erreichen der Synchrondrehzahl (n_VM = n_GE) geschlossen wird.A method according to claim 3, characterized in that in the case in which at the time of insertion of the target gear still no synchronous operation (n_VM ≠ n_GE) between the internal combustion engine ( 2 ) and the input shaft ( 11 ) of the transmission ( 4 ), the speed (n_VM) of the internal combustion engine ( 2 ) to the speed (n_GE) of the input shaft ( 11 ) and the lock-up clutch ( 12 ) is closed when the synchronous speed (n_VM = n_GE) is reached.
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