DE102007050656A1

DE102007050656A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102007050656A1
Application number: DE102007050656A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Kaltenbach; Jochen Köhler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: DE102007050656B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang zumindest einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor und ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe umfasst, wobei das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes parallel zueinander geschaltet sind, wobei zwischen das erste Teilgetriebe und den Verbrennungsmotor sowie zwischen das zweite Teilgetriebe und den Verbrennungsmotor jeweils eine Kupplung geschaltet ist, wobei der Elektromotor dem ersten Teilgetriebe derart zugeordnet ist, dass der Elektromotor zwischen dem ersten Teilgetriebe und der dem ersten Teilgetriebe zugeordneten Kupplung am Antriebsstrang angreift, und wobei der Elektromotor zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung als Generator betrieben werden kann. Erfindungsgemäß wird dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors insbesondere zum Betreiben elektrischer Verbraucher von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die deutlich geringer ist als die vom Elektromotor bereitstellbare Generatorleistung, der Elektromotor zumindest vorübergehend vom Abtrieb abgekoppelt, indem das erste Teilgetriebe in die Neutralposition überführt und die dem ersten Teilgetriebe zugeordnete erste Kupplung geöffnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines zumindest ein Doppelkupplungsgetriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe. Ein Getriebe wandelt Drehmomente und Drehzahlen und setzt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats um. Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der zumindest ein als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildetes Getriebe und als Antriebsaggregat einen Hybridantrieb umfasst.
1 zeigt ein aus der Praxis bekanntes Antriebsstrangschema eines Antriebsstrangs mit einem Hybridantrieb 1 und einem Doppelkupplungsgetriebe 2. Der Hybridantrieb 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 3 und einen Elektromotor 4. Das Doppelkupplungsgetriebe 2 umfasst zwei Teilgetriebe, nämlich ein erstes Teilgetriebe 5 und ein zweites Teilgetriebe 6, sowie zwei Kupplungen, wobei eine erste Kupplung 7 zwischen das erste Teilgetriebe 5 und den Verbrennungsmotor 3 und eine zweite Kupplung 8 zwischen das zweite Teilgetriebe 6 und den Verbrennungsmotor 3 geschaltet ist. Der Elektromotor 4 ist einem der Teilgetriebe zugeordnet, nämlich dem ersten Teilgetriebe 5, wobei der Elektromotor 4 zwischen dem ersten Teilgetriebe 5 und der dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordneten ersten Kupplung 7 am Antriebsstrang angreift.
Der Elektromotor 4 des Hybridantriebs 1 kann sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb betrieben werden, wobei im Generatorbetrieb der Elektromotor 4 eine elektrische Leistung bereitstellt, die z. B. zum Laden einer Batterie des Kraftfahrzeugs oder zum Betreiben elektrischer Verbraucher desselben verwendet werden kann.
Dann, wenn der Elektromotor 4 des Hybridantriebs 1 als Generator betrieben wird, kann derselben typischerweise eine Generatorleistung von bis zu 30 kW bereitstellen. Wird jedoch vom Elektromotor 4 beim Generatorbetrieb desselben nur eine relativ geringe elektrische Leistung benötigt, z. B. in der Größenordnung von 2 bis 3 kW, so führt dies zu grollen elektrischen Verlusten, da in diesem Betriebsbereich der als Generator betriebene Elektromotor einen schlechten Wirkungsgrad aufweist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines ein Doppelkupplungsgetriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines ein Doppelkupplungsgetriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors insbesondere zum Betreiben elektrischer Verbraucher von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die deutlich geringer ist als die vom Elektromotor bereitstellbare Generatorleistung, der Elektromotor zumindest vorübergehend vom Abtrieb abgekoppelt, indem das erste Teilgetriebe in die Neutralposition überführt und die dem ersten Teilgetriebe zugeordnete erste Kupplung geöffnet wird.
Mit der hier vorliegendenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors derselbe nur eine relativ geringe Generatorleistung bereitstellen muss, der Elektromotor zumindest vorübergehend vom Abtrieb abgekoppelt wird. Dann, wenn der Elektromotor vom Abtrieb abgekoppelt ist, können elektrische Verluste des Elektromotors im Generatorbetrieb vermieden werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dann, wenn der Verbrennungsmotor über das zweite Teilgetriebe und die dem zweiten Teilgetriebe zugeordnete Kupplung in den Antriebsstrang eintreibt, das zumindest vorübergehende Abkoppeln des Elektromotors vom Abtrieb ohne Änderung der Anbindung des Verbrennungsmotors an den Abtrieb durchgeführt wird. Dann hingegen, wenn der Verbrennungsmotor über das erste Teilgetriebe und die dem ersten Teilgetriebe zugeordnete Kupplung in den Antriebsstrang eintreibt, wird das zumindest vorübergehende Abkoppeln des Elektromotors vom Abtrieb mit vorheriger Änderung der Anbindung des Verbrennungsmotors an den Abtrieb durchgeführt, wobei hierzu eine Lastumschaltung des Verbrennungsmotors vom ersten Teilgetriebe auf das zweite Teilgetriebe erfolgt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs, bei weichem das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines zumindest ein Doppelkupplungsgetriebe und einen Hybridantrieb umfassenden Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Antriebsstrangschema der 1 im Detail beschrieben, wobei gemäß 1 der Hybridantrieb 1 den Verbrennungsmotor 3 und den Elektromotor 4 sowie das Doppelkupplungsgetriebe 2 die beiden parallel zueinander geschalteten Teilgetriebe 5, 6 und die beiden Kupplungen 7, 8 umfasst.
Der Elektromotor 4 des Hybridantriebs 1 ist derart dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordnet, dass derselbe zwischen dem ersten Teilgetriebe 5 und der dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordneten Kupplung 7 am Antriebsstrang angreift. Der Elektromotor 4 des Hybridantrieb 1 kann sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb betrieben werden, wobei dann, wenn der Elektromotor 4 im Motorbetrieb betrieben wird, derselbe am Abtrieb 9 ein Antriebsmoment bereitstellt, und wobei dann, wenn der Elektromotor 4 im Generatorbetrieb betrieben wird, derselbe am Antriebsstrang mechanische Leistung entnimmt und in elektrische Leistung wandelt, um z. B. eine Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden oder um z. B. elektrische Verbraucher eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs zu betreiben. Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren, mit welchem im Generatorbetrieb des Elektromotors elektrische Verluste minimiert werden können.
Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, dass dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors 4 von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die deutlich geringer ist als die vom Elektromotor 4 im Generatorbetrieb bereitstellbare Generatorleistung, der Elektromotor zumindest vorübergehend vom Abtrieb 9 abgekoppelt wird, in dem das erste Teilgetriebe 5 in die Neutralposition überführt und die dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordnete erste Kupplung 7 geöffnet wird. In diesem Fall ist dann der Elektromotor 4 vollständig vom Abtrieb 9 abgekoppelt, sodass in demselben keine elektrische Verluste entstehen können.
Im Generatorbetrieb kann von Elektromotor 4 eine elektrische Leistung von bis zu 30 kW bereitgestellt werden. Wird von demselben im Generatorbetrieb nur eine relativ geringe elektrische Leistung, z. B. eine elektrische Leistung in der Größenordnung von 2 bis 3 kW, angefordert, so liegt es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, den Elektromotor zumindest vorübergehend vom Abtrieb abzukoppeln.
Das vorübergehende Abkoppeln des Elektromotors 4 vom Abtrieb 9 im Generatorbetrieb erfolgt vorzugsweise dann, wenn von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die maximal 20%, insbesondere maximal 10%, der vom Elektromotor 4 im Generatorbetrieb maximal bereitstellbaren Generatorleistung beträgt.
Vorzugsweise erfolgt in diesem Fall das Abkoppeln des Elektromotors 4 vom Abtrieb 9 intermittierend, der Elektromotor 4 wird dann abwechselnd an den Abtrieb 9 angekoppelt und von demselben abgekoppelt.
Beim intermittierenden Abkoppeln des Elektromotors 4 vom Abtrieb 9 wird von demselben im Generatorbetrieb im Mittel eine elektrische Leistung erzeugt, die der angeforderten elektrischen Leistung entspricht, wobei jedoch der Elektromotor in einem Betriebspunkt mit einem besseren Wirkungsgrad betrieben werden kann, als dann, wenn zur Bereitstellung derselben elektrischen Leistung der Elektromotor in einem anderen Betriebspunkt ständig an den Abtrieb 9 gekoppelt wäre.
Das intermittierende Abkoppeln des Elektromotors 4 vom Abtrieb 9 kann zeitgesteuert erfolgen, wobei dann der Elektromotor 4 nach vorgegebenen zeitlichen Intervallen wechselnd vom Abtrieb 9 abgekoppelt und an den Abtrieb 9 angekoppelt wird.
Das intermittierende Abkoppeln des Elektromotors 4 vom Abtrieb 9 kann auch leistungsgesteuert erfolgen, nämlich derart, dass dann, wenn die vom Elektromotor 4 im Generatorbetrieb angeforderte Leistung kleiner als ein erster Grenzwert ist, der Elektromotor 4 vom Abtrieb 9 abgekoppelt wird, und dass dann, wenn die vom Elektromotor 4 im Generatorbetrieb angeforderte Leistung größer als ein zweiter Grenzwert ist, der Elektromotor 4 an den Abtrieb angekoppelt ist.
Der erste Grenzwert, bei welchem der Elektromotor 4 vom Abtrieb abgekoppelt wird, beträgt z. B. 10% der vom Elektromotor 4 im Generatorbetrieb maximal bereitstellbaren Generatorleistung.
Der zweite Grenzwert, bei welchem der Elektromotor 4 wieder an den Antrieb 9 angekoppelt wird, beträgt z. B. 20% der vom Elektromotor 4 im Generatorbetrieb maximal bereitstellbaren Generatorleistung.
Dann, wenn zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Verbrennungsmotor 3 über das zweite Teilgetriebe 6 und die dem zweiten Teilgetriebe 6 zugeordnete Kupplung 8 in den Antriebsstrangs eintreibt, wird das zumindest vorübergehende Abkoppeln des Elektromotors 4 vom Abtrieb 9 ohne Änderung der Anbindung des Verbrennungsmotors 3 an den Abtrieb 9 durchgeführt.
Dann hingegen, wenn bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Verbrennungsmotor 3 über das erste Teilgetriebe 5 und die dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordnete Kupplung 7 in den Antriebsstrang eintreibt, wird zuvor eine Änderung der Anbindung des Verbrennungsmotors 3 an den Abtrieb 9 durchgeführt, wobei hierzu eine Lastumschaltung des Verbrennungsmotors 3 vom ersten Teilgetriebe 5 auf das zweite Teilgetriebe 6 erfolgt. Hierzu wird das erste Teilgetriebe 5 in die Neutralposition überführt, im zweiten Teilgetriebe 6 wird ein Gang eingelegt, die Kupplung 7 wird geöffnet und die Kupplung 8 wird geschlossen.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, im Generatorbetrieb den Elektromotor 4 für eine definierte Zeitspanne vollständig vom Abtrieb 9 abzukoppeln, in dem das Teilgetriebe 5 in die Neutralposition überführt und die Kupplung 7 geöffnet wird.
Die Erfindung kann z. B. bei einem Antriebsstrang Verwendung finden, in welchem das erste Teilgetriebe 5 die Schaltpositionen Neutralposition, Gang 2, Gang 4, Gang 6 und Rückwärtsgang und das zweite Teilgetriebe 6 die Schaltpositionen Neutralposition, Gang 1, Gang 3, Gang 5 und Gang 7 bereitstellt. Die Verteilung der Gänge auf die einzelnen Teilgetriebe sowie die Anzahl der Gänge je Teilgetriebe ist jedoch beliebig.

1: Hybridantrieb
2: Doppelkupplungsgetriebe
3: Verbrennungsmotor
4: Elektromotor
5: erstes Teilgetriebe
6: zweites Teilgetriebe
7: erste Kupplung
8: zweite Kupplung
9: Abtrieb

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang zumindest einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor und ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe umfasst, wobei das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes parallel zueinander geschaltet sind, wobei zwischen das erste Teilgetriebe und den Verbrennungsmotor sowie zwischen das zweite Teilgetriebe und den Verbrennungsmotor jeweils eine Kupplung geschaltet ist, wobei der Elektromotor dem ersten Teilgetriebe derart zugeordnet ist, dass der Elektromotor zwischen dem ersten Teilgetriebe und der dem ersten Teilgetriebe zugeordneten Kupplung am Antriebsstrang angreift, und wobei der Elektromotor zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung als Generator betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors insbesondere zum Betreiben elektrischer Verbraucher von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die deutlich geringer ist als die vom Elektromotor bereitstellbare Generatorleistung, der Elektromotor zumindest vorübergehend vom Abtrieb abgekoppelt wird, indem das erste Teilgetriebe in die Neutralposition überführt und die dem ersten Teilgetriebe zugeordnete erste Kupplung geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die maximal 20%, insbesondere maximal 10%, der vom Elektromotor bereitstellbaren Generatorleistung beträgt, der Elektromotor zumindest vorübergehend vom Abtrieb abgekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Fall der Elektromotor intermittierend vom Abtrieb abgekoppelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die kleiner als ein erster Grenzwert ist, der z. B. 10% der vom Elektromotor bereitstellbaren Generatorleistung beträgt, der Elektromotor vom Abtrieb abgekoppelt wird, und dass dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die größer als ein zweiter Grenzwert ist, der z. B. 20% der vom Elektromotor bereitstellbaren Generatorleistung beträgt, derselbe an den Abtrieb angekoppelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn im Generatorbetrieb des Elektromotors von demselben eine Generatorleistung angefordert wird, die kleiner als ein Grenzwert ist, der Elektromotor nach vorgegebenen zeitlichen Intervallen wechselweise vom Abtrieb abgekoppelt und an den Abtrieb angekoppelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn in diesem Fall der Verbrennungsmotor über das zweite Teilgetriebe und die dem zweiten Teilgetriebe zugeordnete Kupplung in den Antriebsstrang eintreibt, das zumindest vorübergehende Abkoppeln des Elektromotors vom Abtrieb ohne Änderung der Anbindung des Verbrennungsmotors an den Abtrieb durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn in diesem Fall der Verbrennungsmotor über das erste Teilgetriebe und die dem ersten Teilgetriebe zugeordnete Kupplung in den Antriebsstrang eintreibt, das zumindest vorübergehende Abkoppeln des Elektromotors vom Abtrieb mit vorheriger Änderung der Anbindung des Verbrennungsmotors an den Abtrieb durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu vorab eine Lastumschaltung des Verbrennungsmotors vom ersten Teilgetriebe auf das zweite Teilgetriebe erfolgt.