DE102007038772A1 - Verfahren zur Durchführung einer Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur Durchführung einer Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug, umfassend ein automatisiertes Getriebe, vorgeschlagen, im Rahmen dessen der Verbrennungsmotor (1) und die elektrische Maschine (2) miteinander gekoppelt bleiben, wobei der Lastabbau vor dem Auslegen des alten Ganges und das Synchronisieren auf den neuen Gang durch den Betrieb der elektrischen Maschine (2) erfolgen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug umfassend ein automatisiertes Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hybridfahrzeuge umfassend ein Hybridgetriebe bekannt. Sie umfassen zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor zumindest einen Elektromotor bzw. eine elektrische Maschine. Bei seriellen Hybridfahrzeugen wird ein Generator vom Verbrennungsmotor angetrieben, wobei der Generator den die Räder antreibenden Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt. Des weiteren sind parallele Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen eine Addition der Drehmomente des Verbrennungsmotors und zumindest einer mit dem Verbrennungsmotor verbindbaren elektrischen Maschine erfolgt. Hierbei sind die elektrischen Maschinen mit dem Riementrieb oder mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbindbar. Die vom Verbrennungsmotor und/oder der zumindest einen elektrischen Maschine erzeugten Drehmomente werden über ein nachgeschaltetes Getriebe an die angetriebene Achse übertragen.
  • Beispielsweise ist im Rahmen der DE 10 2006 019 679 A1 ein Antriebsstrang mit einem elektrisch verstellbaren Hybridgetriebe und einem elektrohydraulischen Steuersystem, mehreren elektrischen Leistungseinheiten und mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen bekannt. Hierbei können die Drehmomentübertragungsmechanismen durch das elektrohydraulische Steuersystem selektiv eingerückt werden, um vier Vorwärtsgänge, einen neutralen Zustand, eine elektrische Betriebsart mit niedriger und hoher Drehzahl, eine elektrisch verstellbare Betriebsart mit niedriger und hoher Drehzahl und eine Berghalte-Betriebsart bereitzustellen.
  • Aus der DE 10 2005 057 607 B3 ist ein Hybridantrieb für Fahrzeuge bekannt, zumindest beinhaltend einen Hauptmotor, insbesondere eine Brennkraftmaschine, einen Generator, einen Elektromotor und ein, ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger sowie Planetenräder aufweisendes Planetengetriebe, das mindestens eine Abtriebswelle beinhaltet. Hierbei ist vorgesehen, dass für einen ersten Fahrbereich des Fahrzeuges zur Addition der Drehmomente die Antriebswellen des Hauptmotors und des Elektromotors auf das Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt sind und für einen weiteren Fahrbereich einer der beiden Motoren zur mechanischen Addition der Drehzahlen entsprechend dem Überlagerungsprinzip kraftschlüssig auf das Hohlrad des Planetengetriebes koppelbar ist.
  • Bei Fahrzeugen umfassend ein automatisiertes Getriebe muss bevor ein Gang ausgelegt werden kann, der Getriebeeingang lastfrei sein; des weiteren muss bevor der neue Gang eingelegt werden kann, der Getriebeeingang synchronisiert werden.
  • Nach dem Stand der Technik erfolgt eine zugkraftunterbrochene Schaltung bei Hybridfahrzeugen mit einem automatisierten Getriebe im Hybridbetrieb dadurch, dass in einem ersten Schritt ein Lastabbau beim Verbrennungsmotor und bei der elektrischen Maschine durchgeführt wird, wobei anschließend der Verbrennungsmotor durch Öffnen einer Kupplung vom Antriebsstrang abgekoppelt wird. Nach dem Abkoppeln des Verbrennungsmotors wird der alte Gang ausgelegt und die Drehzahl der elektrischen Maschine auf Synchrondrehzahl gebracht, wobei anschließend der neue Gang eingelegt, der Verbrennungsmotor angekoppelt wird und beim Verbrennungsmotor und bei der elektrischen Maschine ein Lastaufbau durchgeführt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug umfassend ein automatisiertes Getriebe anzugeben, durch dessen Durchführung ein im Vergleich mit dem Stand der Technik schnellerer Schaltablauf realisiert wird. Des weiteren soll die Durchführung des Verfahrens in einer Reduzierung der Abgasemissionen, des Kraftstoffverbrauchs und der Geräuschentwicklung resultieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird ein Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung im Hybridbetrieb bei parallelen Hybridfahrzeugen umfassend ein automatisiertes Getriebe vorgeschlagen, im Rahmen dessen der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine miteinander gekoppelt bleiben, wobei der Lastabbau vor dem Auslegen des alten Ganges und das Synchronisieren auf den neuen Gang durch den Betrieb der elektrischen Maschine erfolgen.
  • Gemäß der Erfindung erfolgt der Lastabbau über einen Lastausgleich mit Hilfe der elektrischen Maschine, derart, dass die elektrische Maschine das Moment des Verbrennungsmotors kompensiert, wodurch die Getriebeeingangswelle momentfrei wird. Während des Lastausgleichs wird der Verbrennungsmotor mit konstantem Moment betrieben. Wenn jedoch das Moment des Verbrennungsmotors einen Schwellenwert überschreitet (die elektrische Maschine wäre ab diesem Schwellenwert überfordert) oder wenn der Energiespeicher des Fahrzeugs durch den Lastausgleich mittels der elektrischen Maschine zu stark geladen würde, wird das Moment des Verbrennungsmotors abgesenkt.
  • Nach erfolgtem Lastabbau wird der alte Gang ausgelegt und anschließend wird die Synchronisierung durchgeführt, indem die elektrische Maschine auf die Anschlussdrehzahl bzw. Synchrondrehzahl des neuen Ganges geregelt wird. Diese Drehzahlanpassung erfolgt im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in einem Drehzahlregelmodus der elektrischen Maschine, wobei das Moment des Verbrennungsmotors als Vorsteuermoment für den Drehzahlregler der elektrischen Maschine dient.
  • Nach erfolgter Synchronisierung wird der neue Gang eingelegt, wobei anschließend für den Fall, dass die Drehzahlanpassung in einem Drehzahlregelmodus durchgeführt ist, die elektrische Maschine in einen momentengeführten Modus gebracht wird und die Last entsprechend dem Fahrerwunschmoment aufgebaut wird. Hierbei werden die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor auf Momente geführt, die vorzugsweise von einer separaten Momentverteilungsstrategie für elektrische Maschine und Verbrennungsmotor vorgegeben werden.
  • In vorteilhafter Weise ist während einer Schaltung ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine möglich, so dass die Versorgung elektrischer Nebenverbraucher gewährleistet ist; zudem kann der Energiespeicher des Fahrzeugs unterbrechungsfrei und dadurch schneller aufgeladen werden.
  • Dadurch dass der Verbrennungsmotor überwiegend mit konstantem Moment bzw. mit langsamen Momentänderungen (falls erforderlich) betrieben wird, entstehen in vorteilhafter Weise weniger Abgasemissionen, wobei gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch und die Geräuschentwicklung reduziert werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der erzielbare schnelle Schaltablauf, da die Kupplung, welche den Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine lösbar verbindet, nicht betätigt werden muss.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine beispielhafte, schematische und vereinfachte Darstellung des Antriebs strangs eines parallelen Hybridfahrzeugs, umfassend ein automatisiertes Getriebe ist, beispielhaft näher erläutert.
  • Gemäß 1 umfasst der Antriebsstrang eines parallelen Hybridfahrzeugs mit einem automatisierten Getriebe einen Verbrennungsmotor 1 und zumindest eine elektrische Maschine 2, die in dieser Reihenfolge hintereinander geschaltet sind, wobei der Verbrennungsmotor 1 durch Öffnen einer Kupplung K1 von der elektrischen Maschine 2 und somit vom Antriebsstrang abkoppelbar ist.
  • In Kraftflussrichtung nach der elektrischen Maschine 2 ist ein automatisiertes Getriebe 3 angeordnet, welches bei der gezeigten beispielhaften Darstellung, die der Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, eine zuschaltende Klaue K_neu für den neuen einzulegenden Gang und eine abschaltende Klaue K_alt für den alten Gang umfasst, wobei jeder Klaue K_neu und K_alt bzw. jedem Gang eine Übersetzungsstufe mit der Übersetzung i_neu bzw. i_alt zugeordnet ist. In der Figur ist der Abtrieb des automatisierten Getriebes 3 mit dem Bezugszeichen 4 versehen.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug mit einem automatisierten Getriebe vorgeschlagen, bei dem der Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2 im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren miteinander über die geschlossene Kupplung K1 gekoppelt bleiben, wobei der Lastabbau vor dem Auslegen des alten Ganges und das Synchronisieren auf den neuen Gang durch den Betrieb der elektrischen Maschine 2 erfolgen.
  • Hierbei erfolgt der erforderliche Lastabbau über einen Lastausgleich mit Hilfe der elektrischen Maschine 2, derart, dass die elektrische Maschine 2 das Moment des Verbrennungsmotors 1 kompensiert, wodurch die Getriebeein gangswelle momentfrei wird. Vorzugsweise wird während des Lastausgleichs der Verbrennungsmotor 1 mit konstantem Moment betrieben; ein Momenteingriff erfolgt erfindungsgemäß nur dann, wenn das Moment des Verbrennungsmotors einen Schwellenwert überschreitet oder wenn der Energiespeicher des Fahrzeugs durch den Lastausgleich mittels der elektrischen Maschine 2 zu stark geladen würde.
  • Wenn der Lastabbau durchgeführt ist, wird der alte Gang ausgelegt, indem die Klaue K_alt geöffnet wird, wobei anschließend die Synchronisierung auf den neuen Gang durchgeführt wird, indem die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 auf die Anschlussdrehzahl bzw. Synchrondrehzahl des neuen Ganges gebracht wird. Diese Drehzahlanpassung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die elektrische Maschine 2 vom momentengeregelten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt wird, wobei das Moment des Verbrennungsmotors als Vorsteuermoment für den Drehzahlregler der elektrischen Maschine dient.
  • Nach erfolgter Synchronisierung wird der neue Gang eingelegt, indem die Klaue K_neu geschlossen wird, wobei anschließend die elektrische Maschine in einen momentengeführten Modus überführt und die Last entsprechend dem Fahrerwunschmoment aufgebaut wird.
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Elektrische Maschine
    3
    automatisiertes Schaltgetriebe
    4
    Abtrieb
    K1
    Kupplung
    K_neu
    Klaue
    K_alt
    Klaue
    i_alt
    Übersetzung
    i_neu
    Übersetzung
  • 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
    • - DE 102006019679 A1 [0003]
    • - DE 102005057607 B3 [0004]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug unfassend ein automatisiertes Getriebe, dadurch gekennzeichnet dass der Verbrennungsmotor (1) und die elektrische Maschine (2) miteinander gekoppelt bleiben, wobei der Lastabbau vor dem Auslegen des alten Ganges und das Synchronisieren auf den neuen Gang durch den Betrieb der elektrischen Maschine (2) erfolgen.
  2. Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lastabbau vor dem Auslegen des alten Ganges die elektrische Maschine (2) derart betrieben wird, dass sie das Moment des Verbrennungsmotors (1) kompensiert, wobei während des Lastausgleichs der Verbrennungsmotor (1) mit konstantem Moment betrieben wird und nur dann ein Momenteingriff am Verbrennungsmotor (1) erfolgt, wenn das Moment des Verbrennungsmotors (1) einen Schwellenwert überschreitet oder wenn der Energiespeicher des Fahrzeugs durch den Lastausgleich mittels der elektrischen Maschine (2) zu stark geladen würde.
  3. Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Lastabbau der alte Gang ausgelegt wird, wobei anschließend die Synchronisierung auf den neuen Gang durchgeführt wird, indem die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf die Synchrondrehzahl des neuen Ganges gebracht wird.
  4. Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine (2) dadurch erfolgt, dass die elektrische Maschine (2) vom momentengeregelten Modus in einen Drehzahlregelmodus überführt wird, in dem die Drehzahlanpassung durchgeführt wird, wobei das Moment des Verbrennungsmotors als Vorsteuermoment für den Drehzahlregler der elektrischen Maschine (2) dient.
  5. Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Synchronisierung der neue Gang eingelegt wird und die Last entsprechend dem Fahrerwunschmoment aufgebaut wird, wobei zum Lastaufbau für den Fall, dass die Drehzahlanpassung an die Synchrondrehzahl des neuen Ganges in einem Drehzahlregelmodus durchgeführt ist, die elektrische Maschine in einen momentengeführten Modus gebracht wird.
  6. Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lastaufbau die elektrische Maschine (2) und der Verbrennungsmotor (1) auf Momente geführt werden, die von einer separaten Momentverteilungsstrategie vorgegeben werden.
  7. Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Schaltung die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird.
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