DE102010024589A1

DE102010024589A1 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010024589A1
Application number: DE102010024589A
Authority: DE
Inventors: Goran Dipl.-Ing. Ogrizovic
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit (2), welche über ein erstes Übertragungselement (NAK) mit einem Rotor (4a) einer als Generator und/oder Elektromotor betreibbaren Elektromaschine (4) verbindbar ist, wobei der Rotor (4a) der Elektromaschine (4) über mindestens ein zweites Übertragungselement (B3) mit einem einem Antrieb des Kraftfahrzeugs dienenden Abtriebselement (A) verbindbar ist, und wobei die Elektromaschine (4) mit einem elektrischen Energiespeicher (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übertragungselement (NAK) und das zweite Übertragungselement (B3) gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend schlupfend betreibbar sind und die Elektromaschine (4) in einem Zeitfenster, in welchem das erste und das zweite Übertragungselement (NAK, B3) schlupfend betrieben werden, einer Regelung von Drehzahldifferenzen an den beiden Übertragungselementen (NAK, B3) dient.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs aus Anspruch 1.
Aus der DE 2007 049 137 A1 ist ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Anfahrvorgangs eines Hybridantriebsstrangs für Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor, einer Elektromaschine, einem Fahrzeuggetriebe und einem Abtrieb bekannt. Zwischen dem Verbrennungsmotor und der Elektromaschine ist eine erste Kupplung, zwischen der Elektromaschine und dem Fahrzeuggetriebe ist eine zweite Kupplung vorgesehen. Ziel des Verfahrens ist die Darstellung eines Übergangs von einem elektrischen Anfahrvorgang zu einem verbrennungsmotorischen oder hybriden Anfahrvorgang. Dazu wird eine kontinuierliche Reduzierung der Übertragungsfähigkeit der zweiten Kupplung durchgeführt, bis Schlupf an der zweiten Kupplung erkannt wird. Dann erfolgt eine Ankopplung der Elektromaschine an den Verbrennungsmotor. Der Anfahrvorgang wird nun mit dem gemeinsamen Moment von Verbrennungsmotor und Elektromaschine fortgesetzt, um das vorhandene Antriebsmomentan der zweiten Kupplung dem Fahrsollmoment nachzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zu entwickeln, mit welchem eine verbesserte Synchronisation einer Antriebseinheit mit einem Abtriebselement eines Parallelhybrid-Antriebsstrangs ausführbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Antriebsstrang weist dabei eine Antriebseinheit auf, welche über ein erstes Übertragungselement mit einem Rotor einer als Generator und/oder Elektromotor betreibbaren Elektromaschine verbindbar ist. Der Rotor der Elektromaschine ist über ein zweites Übertragungselement mit einem Abtriebselement verbindbar, wobei das Abtriebselement einem Antrieb des Kraftfahrzeugs dient. Die Elektromaschine ist mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden. Die Erfindung besteht darin, dass das erste und das zweite Übertragungselement gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend schlupfend betreibbar sind und die Elektromaschine in einem Zeitfenster, in welchem das erste und das zweite Übertragungselement schlupfend betrieben werden, einer Regelung von Drehzahldifferenzen an den beiden Übertragungselementen dient.
Unter Übertragungselementen sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Reiblamellenpakete verstanden werden, welche als Kupplungen oder Bremsen ausgeführt sein können. In einem schlupfenden Betrieb von Übertragungselementen soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betrieb von Reiblamellenpaketen verstanden werden, in welchem die Reiblamellen bereits in Kontakt sind, so dass eine Übertragung eines Drehmoments vorhanden ist, jedoch die Reiblamellen eine Drehzahldifferenz aufweisen. In einem schlupfenden Betrieb von Reiblamellenpaketen fällt Schlupfleistung an, welche als Wärme freigesetzt wird und eine Belastung der Reiblamellenpakete mit sich bringt.
In einem Zeitfenster, in welchem das erste und das zweite Übertragungselement gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend schlupfend betrieben werden, dient die Elektromaschine durch eine Regelung der Drehzahldifferenzen an den beiden Übertragungselementen einer variablen Verteilung einer Schlupfleistung auf die beiden Übertragungselemente. Unter einer Regelung von Drehzahldifferenzen durch die Elektromaschine wird in Rahmen der Erfindung verstanden, dass die Elektromaschine eine Funktion als Stellglied in einem Regelkreis mit den Drehmomenten der Übertragungselemente als Störgrößen und der Regelgröße Elektromaschinendrehzahl bzw. der daraus resultierenden Drehzahldifferenzen an beiden Übertragungselementen.
Mit einer Regelung der Elektromaschinendrehzahl und des Elektromaschinenmoments sind die Drehzahldifferenzen an den beiden Übertragungselementen und vorteilhaft die damit freiwerdende Schlupfleistung einstellbar und regelbar.
Vorteilhaft ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Antriebsstrang so auszulegen, dass eines der beiden Übertragungselemente, insbesondere das zweite Übertragungselement, betreffend der ertragbaren Schlupfleistung nicht ausreichend dimensioniert ist, um die gesamte Schlupfleistung eines Synchronisationsvorgangs der Antriebseinheit mit dem Abtriebselement des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs alleine ertragen zu können. Vorteilhaft kann das geringer dimensionierte Übertragungselement in einer Ausführungsform als Reiblamellenpaket dann beispielsweise einen geringeren Reibradius, eine geringere Lamellenzahl und/oder eine geringere Lamellendicke und/oder eine kleinere Reibfläche und/oder eine geringere Kühlung aufweisen, als das andere Übertragungselement. Das geringer dimensionierte Übertragungselement benötigt somit insbesondere vorteilhaft einen geringeren Bauraum, was sich günstig auf die Unterbringung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs im Kraftfahrzeug auswirkt.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist zwischen dem ersten Übertragungselement und dem Abtriebselement ein Fahrzeuggetriebe eingebunden, welches insbesondere bei der Ausführung der Antriebseinheit als Verbrennungsmotor der Darstellung von Fahrstufen für den Verbrennungsmotor dient. Vorteilhaft kann ein so ausgestalteter Antriebsstrang als Vollhybrid-Antriebsstrang eingesetzt werden, bis hin zum Plug-In-Hybrid-Antriebsstrang.
In einer Ausgestaltung der Erfindung dient ein Schaltelement des Fahrzeuggetriebes als zweites Übertragungselement. Vorteilhaft kann hierdurch ein zweites Übertragungselement als separat vorzusehendes Element entfallen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung dienen mehr als ein Schaltelement des Fahrzeuggetriebes wechselweise als zweites Übertragungselement. Vorteilhaft verteilen sich hierdurch die Belastungen durch anfallende Schlupfleistung auf die als zweites Übertragungselement dienenden Schaltelemente. Somit können vorteilhaft gegebenenfalls Schaltelemente als zweites Übertragungselement dienen, ohne dass Verstärkungsmaßnahmen eines Schaltelements zur Ertüchtigung eines Schaltelements für eine Funktion als zweites Übertragungselement notwendig sind.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang aus einem Standbetrieb des Kraftfahrzeugs heraus weist mindestens folgende zeitlich nacheinander ablaufende Verfahrensschritte auf:

a) zu Verfahrensbeginn ist das erste Übertragungselement geschlossen und das zweite Übertragungselement ist geöffnet,
b) ein schlupfendes Schließen des zweiten Übertragungselements beginnt,
c) ein schlupfendes Öffnen des ersten Übertragungselements beginnt, so dass das erste und das zweite Übertragungselement gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend schlupfend betrieben werden und die Elektromaschine einer Regelung von Drehzahldifferenzen an den beiden Übertragungselementen dient,
d) eine Synchronisation des Rotors der Elektromaschine mit dem Abtriebselement ist erfolgt und das zweite Übertragungselement ist geschlossen,
e) eine Synchronisation der Antriebseinheit mit dem Rotor der Elektromaschine ist erfolgt und das erste Übertragungselement ist geschlossen.

Vorteilhaft kann bei einem Anfahrvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein erstes, spontanes Anrollen des Kraftfahrzeugs aus einem Betriebszustand „Laden im Stand” über den schlupfenden Schließvorgang des zweiten Übertragungselements beginnen, wodurch eine Anfahrverzögerung deutlich reduziert werden kann gegenüber einem Anfahrvorgang mit der ersten Antriebseinheit.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt sich an Verfahrensschritt c) ein Verfahrensschritt c1) an, in welchem die Elektromaschinendrehzahl an die Drehzahl des Getriebeabtriebs A herangeführt wird, um ein Schließen des zweiten Übertragungselements vorzubereiten, wobei beim Schließen des zweiten Übertragungselements das aktuelle Elektromaschinendrehmoment, welches die Summe aus dem Elektromaschinenantriebs/-bremsmoment und dem Elektromaschinenregeldrehmoment ist, ohne Berücksichtigung des Anteils des Elektromaschinendrehmoments, welches die Massenträgheit beschleunigt/abbremst, weitergeführt wird. Vorteilhaft können durch eine Weiterführung des Elektromaschinendrehmoments mit dem selben Drehmomentwert, welcher vor der Schließung des zweiten Übertragungselements eingestellt war, Schwankungen des Drehmoments am Abtriebselement vermieden werden, welche für den Kraftfahrzeugfahrer spürbar sind, und so eine Steigerung des Fahrkomforts erreicht werden.
In einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt sich an Verfahrensschritt c) ein Verfahrensschritt c1) an, in welchem die Elektromaschinendrehzahl der Elektromaschine vor dem Schließen des zweiten Übertragungselements so an die Drehzahl des Abtriebselements herangeführt wird, dass die Elektromaschinendrehzahl einen ähnlichen Beschleunigungsvektor aufweist wie das Abtriebselement. Die Elektromaschinendrehzahl wird so an die Drehzahl des Abtriebselements herangeführt, dass die Drehzahldifferenz zwischen dem Rotor der Elektromaschine und dem Abtriebselement bis zum Zeitpunk des Schließens des zweiten Übertragungselements sich kontinuierlich bis zum Synchronpunkt verringert. Dies wirkt sich Fahrkomfort erhöhend aus. Das eingebrachte Drehmoment der Elektromaschine, welches für das Heranführen der Elektromaschinendrehzahl an die Drehzahl des Abtriebselements erforderlich ist, wird nach dem Schließen des zweiten Übertragungselements weitergeführt. Vorteilhaft können durch eine Weiterführung des Elektromaschinendrehmoments mit dem selben Drehmomentwert, welcher vor der Schließung des zweiten Übertragungselements eingestellt war, Schwankungen des Drehmoments am Abtriebselement vermieden werden, welche für den Kraftfahrzeugfahrer spürbar sind, und so eine Steigerung des Fahrkomforts erreicht werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Figuren anhand von schematisch dargestellten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Dabei zeigen:
1 Eine schematische Darstellung eines Parallel-Hybrid-Antriebsstranges mit einer Elektromaschine, einem Automatikgetriebe, einer nassen Anfahrkupplung und einer Lamellenbremse als zweites Übertragungselement,
2 eine Tabelle für die in den einzelnen Gängen des Automatikgetriebes aus 1 wirksamen Schaltelemente,
3a–c zeitliche Verläufe von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs während eines erfindungsgemäßen Synchronisationsvorgangs zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Betriebszustand „Laden im Stand”
Gemäß 1 weist ein Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs einen Verbrennungsmotor 2 auf, wobei der Verbrennungsmotor 2 über ein als nasse Anfahrkupplung ausgebildetes erstes Übertragungselement NAK mit einem Rotor 4a einer Elektromaschine 4 verbindbar ist. Der Rotor 4a der Elektromaschine 4 ist über eine Getriebeeingangswelle E mit einem als Planetenräder-Wechselgetriebe ausgebildeten Automatikgetriebe 5 verbunden. Die Elektromaschine 4 ist mit einem elektrischen Energiespeicher 6 verbunden. Der elektrische Energiespeicher 6 ist durch die Elektromaschine 4 aufladbar und kann eine gespeicherte Energie an diese wieder abgeben. Im Automatikgetriebe 5 ist die Getriebeeingangswelle E über Zahnradverbindungen der Teilgetriebe TE, TA, TU und die Verbindungselemente VE, VUK mit einen Getriebeabtrieb A zum Antrieb des Kraftfahrzeugs über die Schaltelemente K1, K2, K3, B1, B2, B3, BR drehfest verbindbar. Durch die Schaltelemente K1, K2, K3, B1, B2, B3, BR, die als Lamellenkupplungen, Lamellenbremsen und Klauenkupplungen ausgebildet sind, und für welche nachfolgend – wo zutreffend – auch die speziellere Benennung verwendet wird, werden einzelne Elemente und Gruppen des Automatikgetriebes 5 mit einander gekoppelt und auf diese Weise die verschiedenen Gänge 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 R1, R2, R3 dargestellt. Die Lamellenbremse B3 dient als zweites Übertragungselement (IAE).
Das Automatikgetriebe 5 in 1 weist ein eingangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe TE und ein ausgangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe TA auf. Das eingangsseitige Planetenräder-Teilgetriebe TE weist einen Planetenräder PE drehbar lagernden Planetenträger PTE auf. Mit den Planetenrädern PE kämmt ein äußeres Zentralrad HE, welches eine drehfeste Verbindung zu der Getriebeeingangswelle E aufweist. Mit den Planetenrädern kämmt ferner ein inneres Zentralrad SE, welches mit einer ein- und ausrückbaren reibschlüssigen Bremse B1 und mit einer ein- und ausrückbaren Kupplung K1 verbunden ist.
Das ausgangsseitige Planetenräder-Teilgetriebe TA weist einen Planetenräder PA drehbar lagernden Planetenträger PTA auf, welcher mit einer drehfesten Antriebesverbindung zu einer Getriebeausgangswelle A versehen ist. Mit den Planetenrädern PA kämmt ein äußeres Zentralrad HA, welches durch eine ein- und ausrückbare reibschlüssige Kupplung K2 mit der Getriebeeingangswelle E verbunden ist. Mit den Planetenrädern PA kämmt ferner ein inneres Zentralrad SA, welches mit einer ein- und ausrückbaren reibschlüssigen Bremse B2 verbunden ist.
Ein ferner vorgesehenes Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebe TU weist einen Planetenräder PU drehbar lagernden Planetenträger PTU auf, welcher mit einer ein- und ausrückbaren reibschlüssigen Bremse BR verbunden sowie mit einer drehfesten Antriebsverbindung VA zum äußeren Zentralrad HA des ausgangsseitigen Teilgetriebes TA versehen ist.
Mit den Planetenrädern PU kämmt ein äußeres Zentralrad HU, welches eine Antriebsverbindung VE mit dem Planetenträger PTE des eingangsseitigen Teilgetriebes TE aufweist. Mit den Planetenrädern PU kämmt ferner ein inneres Zentralrad SU.
Auf dem Planetenträger PTE sind zusätzlich Neben-Planetenräder NPE drehbar gelagert, welche sowohl mit den Planetenrädern PE als auch mit einem äußeren Neben-Zentralrad NHE kämmen, das mit einer ein- und ausrückbaren reibschlüssigen Lamellenbremse B3 verbunden ist.
In 2 sind jeweils die in einem Gang, nämlich in einem der Vorwärtsgänge 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und einem der Rückwärtsgänge R1, R2, R3 geschalteten Schaltelemente durch einen Punkt markiert.
Bei geöffneter Kupplung K1 und K2, Bremse B2 und BR und bei geschlossener Bremse B2 kann mit dem Schließen der Lamellenbremse B3 aus einem Schaltzustand der Schaltelemente, in welchem kein Gang eingelegt ist, ein Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs durch ein Schalten des ersten Ganges bewirkt werden (s. 2) und ein Moment von der Getriebeeingangswelle E auf den Getriebeabtrieb A übertragen werden. Die Bremse B3 dient dabei als zweites Übertragungselement im erfindungsgemäßen Antriebsstrang.
3 zeigt zeitliche Verläufe von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs während eines erfindungsgemäßen Synchronisationsvorgangs zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Betriebszustand „Laden im Stand”.
In den 3 sind die zeitlichen Verläufe einer Antriebseinheitsdrehzahl N-An der Antriebseinheit 2, einer Elektromaschinendrehzahl N-EM der Elektromaschine 4 und einer Drehzahl des Abtriebselements N-Ab, ein Antriebseinheitsmoment M-An, ein Elektromaschinenmoment M-EM und ein Moment des Abtriebselements A M-Ab, ein Druck im Betätigungselement des ersten Übertragungselements NAK p-NAK und ein Druck im Betätigungselement des zweiten Übertragungselements B3 p-B3 dargestellt.
Zum Zeitpunkt T0 befindet sich das Kraftfahrzeug in dem Betriebszustand „Laden im Stand”, das erste Übertragungselement NAK ist geschlossen, das zweite Übertragungselement B3 ist geöffnet, die Antriebseinheit 2 ist in Betrieb und die Elektromaschine 4 wird im Zustand „Laden im Stand” generatorisch betrieben. Der Druck im Betätigungselement der NAK p-NAK hat den Wert p-NAK-0, so dass die NAK geschlossen ist und das Antriebsmoment der Antriebseinheit M-An-0 überträgt. Die Drehzahl der Antriebseinheit N-An-0 ist gleich der Drehzahl der Elektromaschine N-EM-0. Die Drehzahl des Abtriebselements N-Ab, das Drehmoment am Abtriebselement M-AB und der Druck im Betätigungselement der B3 p-B3 ist zum Zeitpunkt T0 Null.
Gemäß 3 wird zum Zeitpunkt T1 der Betriebszustand „Laden im Stand” beendet und ein Anfahrvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beginnt. Die Elektromaschine 4 wird abgeschaltet. Zum Zeitpunkt T1 beginnt eine Momentübertragung auf das Abtriebselement M-Ab durch eine Anhebung des Drucks im Betätigungskolben des zweiten Übertragungselements p-B3 als Stellgröße, beispielsweise in Abhängigkeit der vom Fahrer angeforderten Last, in einem Rampenverlauf auf einen Wert p-B3-2, welcher zum Zeitpunkt T2 erreicht wird. Zum Zeitpunkt T1a beginnt ein Anrollen des Kraftfahrzeugs.
Zu einem Zeitpunkt nach T1, beispielsweise zum Zeitpunkt T1a, wenn ein Anrollen des Kraftfahrzeugs aus Sensorsignalen ermittelt wird, wird das Moment am ersten Übertragungselement M-NAK über die Einstellung des Drucks im Betätigungskolben des ersten Übertragungselements p-NAK als Stellgröße in einem Rampenverlauf auf einen Wert p-NAK2, welcher zum Zeitpunkt T2 erreicht wird, eingestellt. Die Einstellung des Drucks p-NAK-2 erfolgt so, dass die Antriebseinheit 2 einen von der Antriebsstrangsteuerung angeforderten Anteil Antriebsmoment in den Antriebsstrang 1 einbringt. Zwischen dem Zeitpunkt T1 und T2 schlupft die NAK nicht. Der Zeitpunkt T2 ist der Zeitpunkt zudem die NAK beginnt zu schlupfen, so dass beide Übertragungselemente, NAK und B3 schlupfen. Die Regelung der Drehzahl der Elektromaschine zur variablen Schlupfleistungsverteilung beginnt. Ab dem Zeitpunkt T2 bringt die Elektromaschine 4 ein Elektromaschinenantriebs/-bremsmoment so in den Antriebsstrang 1 ein, dass sich mit dem Elektromaschinenantriebs/-bremsmoment in Summe mit dem Reibmoment am ersten Übertragungselement NAK ein Gleichgewichtszustand mit dem Reibmoment am zweiten Übertragungselement B3 einstellt. Das Moment der Elektromaschine 4 kann positiv (motorisch) oder negativ (generatorisch) sein. Das Drehmomentengleichgewicht ist in diesem Betriebszustand des Antriebsstrangs 1 instabil, d. h. auch ein geringes Momentenungleichgewicht würde dazu führen das eines der beiden Übertragungselemente, NAK oder B3 synchronisiert und die maximale Differenzdrehzahl am jeweils anderen Übertragungselement NAK, B3 anliegt. Je nach Anfahrstrategie und den daraus resultierenden Drehmomentverhältnissen, wird die NAK erst durch ein Elektromaschinenbremsmoment zum Schlupfen gebracht.
Die Drehzahl der Elektromaschine 4 wird durch ein zusätzliches Elektromaschinenregeldrehmoment so eingestellt, dass sich das gewünschte Differenzdrehzahlverhältnis der Differenzdrehzahlen an den beiden Übertragungselementen NAK, B3 und damit die gewünschte Schlupfleistungsverteilung ergibt. Auch das Elektromaschinenregeldrehmoment kann positiv (motorisch) oder negativ (generatorisch) sein. Das Elektromaschinenregeldrehmoment beschleunigt oder bremst die Massenträgheit des Rotors 4a der Elektromaschine 4 und der Getriebeeingangswelle E des Fahrzeuggetriebes 5 und gleicht die Drehmomentunterschiede der beiden Übertragungselemente NAK, B3 aus, welche sich auch aus dem Reibwertverhalten ergeben können.
Die Summe des Elektromaschinenmoments M-EM setzt sich zusammen aus dem Elektromaschinenantriebs/-bremsmoment und dem Elektromaschinenregeldrehmoment. Die Elektromaschine 4 regelt somit die Verteilung der Differenzdrehzahlen an den beiden Übertragungselementen NAK, B3, bereitet das Schließen der Übertragungselemente NAK, B3 vor und kann motorisch Leistung einbringen oder generatorisch Leistung abnehmen.
Zum Zeitpunkt T3 wird mit dem Heranführen der Elektromaschinendrehzahl N-EM an die Drehzahl des Abtriebselements N-Ab begonnen. Beim Schließen des zweiten Übertragungselements B3 wird das aktuelle Elektromaschinendrehmoment M-EM, welches die Summe aus dem Elektromaschinenantriebs/-bremsmoment und dem Elektromaschinenregedrehmoment ist, ohne Berücksichtigung des Anteils des Elektromaschinendrehmoments, welcher die Massenträgheit beschleunigt/abbremst, weitergeführt, um eine Schwankung des Drehmoments am Abtriebselement A zu vermeiden. Dies bedeutet eine Konstanthaltung der Drehzahl der Elektromaschine N-EM auf einem Wert N-EM-3 vor dem Synchronisieren der Elektromaschine 4 mit dem Abtriebselement A. Zum Zeitpunkt T4 ist die B3 geschlossen.
Da sich der Antriebsstrang 1 in einer Beschleunigungsphase befindet, bringt das Schließen des zweiten Übertragungselements B3 einen Drehmomentverlust durch das zusätzlich erforderliche Moment für das weitere Beschleunigen der Elektromaschine 4 mit sich. Um diesen Effekt zu vermeiden, kann das Elektromaschinendrehmoment M-EM in einem optimierten erfindungsgemäßen Verfahren noch entsprechend mit einem Korrekturwert, beispielsweise in Abhängigkeit von der Winkelbeschleunigung am Abtriebselement A, zum Zeitpunkt T3a versehen werden. Die Elektromaschinendrehzahl N-EM soll dabei idealerweise kurz vor dem Schließen des zweiten Übertragungselements B3 zum Zeitpunkt T3a so an die Drehzahl des Abtriebselements N-Ab herangeführt werden, dass sie einen ähnlichen Beschleunigungsvektor wie das Abtriebselement A aufweist. Dabei wird die Elektromaschinendrehzahl N-EM so an die Abtriebsdrehzahl N-Ab herangeführt, dass die Drehzahldifferenz bis zum Zeitpunk des Schließens der B3 immer weiter bis zum Synchronpunkt verringert wird. Das mit dem Korrekturwert versehende Drehmoment der Elektromaschine M-EM, welches für dieses Heranführen erforderlich ist, wird weitergeführt, um Drehmomentschwankungen am Abtriebselement A zu vermeiden. Zum Zeitpunkt T4a ist die B3 geschlossen.
Zum Zeitpunkt T5, zu welchem die Synchronisation der Drehzahl der Antriebseinheit N-An und des Abtriebselements N-Ab erfolgt ist, wird der Druck im Betätigungskolben des ersten Übertragungselements p-NAK angehoben, um das erste Übertragungselement NAK zu schließen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Elektromaschine 4 das Stellglied und die Stellgröße ist das Elektromaschinendrehmoment M-EM. Die Regelgröße für die Regelung ist die Drehzahl der Elektromaschine 4 N-EM bzw. die sich daraus ergebenden Differenzdrehzahlen an der NAK und an der B3. Stellgrößen wie Kupplungsmomente/-drücke und sonstige Signale Von am Antrieb beteiligten Steuergeräten werden bei der Regelung berücksichtigt. Weiter ist es denkbar, zusätzlich Regeleingriffe für die Stellgrößen Drehmoment des ersten und zweiten Übertragungselements NAK, B3 und Antriebsmoment der Antriebseinheit M-An vorzunehmen, um das erfindungsgemäße Verfahren zu verbessern.
Alternativ kann zu dem in 3 dargestellten Anfahrvorgang aus dem Betriebszustand „Laden im Stand” die Elektromaschine 4 ein zusätzliches Anfahrmoment in den Antriebsstrang 1 einbringen. Durch einen motorischen Eingriff der Elektromaschine 4 in einem erfindungsgemäßen Synchronisationsvorgang verringert sich die Schlupfleistung bei gegebener Differenzdrehzahl am ersten Übertragungselement NAK proportional zur Verringerung des zu übertragenden Moments an diesem.
Auch ist es möglich, die Elektromaschine 4 alternativ zum in 3 dargestellten Verfahren zum Anfahren aus dem Betriebszustand „Laden im Stand” zum Zeitpunkt T1 nicht abzuschalten, sondern während des gesamten Anfahrvorgangs weiterhin generatorisch zu betreiben, so dass der Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 6 fortgesetzt werden kann. Dies ist insbesondere bei besonders niedrigen Ladezuständen des elektrischen Energiespeichers 6 vorteilhaft.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren in jedem Anfahrvorgang aus dem Stillstand eines Kraftfahrzeugs heraus angewandt werden, auch wenn im Stillstand des Kraftfahrzeugs der elektrische Energiespeicher 6 nicht geladen wird.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Anfahrvorgang aus dem Stillstand eines Kraftfahrzeugs heraus angewandt werden, wobei im Stillstand des Kraftfahrzeugs die Elektromaschine 4 in Betrieb ist, um ein Nebenaggregat zu betreiben.
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 2007049137 A1 [0002]

Claims

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit (2), welche über ein erstes Übertragungselement (NAK) mit einem Rotor (4a) einer als Generator und/oder Elektromotor betreibbaren Elektromaschine (4) verbindbar ist, wobei der Rotor (4a) der Elektromaschine (4) über mindestens ein zweites Übertragungselement (B3) mit einem einem Antrieb des Kraftfahrzeugs dienenden Abtriebselement (A) verbindbar ist, und wobei die Elektromaschine (4) mit einem elektrischen Energiespeicher (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übertragungselement (NAK) und das zweite Übertragungselement (B3) gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend schlupfend betreibbar sind und die Elektromaschine (4) in einem Zeitfenster, in welchem das erste und das zweite Übertragungselement (NAK, B3) schlupfend betrieben werden, einer Regelung von Drehzahldifferenzen an den beiden Übertragungselementen (NAK, B3) dient.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Fahrzeuggetriebe (5) vorgesehen ist, welches zwischen dem ersten Übertragungselement (NAK) und dem Abtriebselement (A) in den Antriebsstrang (1) eingebunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltelement (K1, K2, K3, B1, B2, B3, BR) des Fahrzeuggetriebes (5) als zweites Übertragungselement (B3) dient.
Antriebsstrang nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Schaltelement (K1, K2, K3, B1, B2, B3, BR) des Fahrzeuggetriebes (5) wechselweise als zweites Übertragungselement (B3, K3) dient.
Verfahren zum Anfahren eines Antriebsstrangs nach einem der vorangehenden Ansprüche aus einem Standbetrieb des Kraftfahrzeugs heraus, gekennzeichnet durch mindestens folgende zeitlich nacheinander ablaufende Verfahrensschritte: a) zu Verfahrensbeginn ist das erste Übertragungselement (NAK) geschlossen und das zweite Übertragungselement (B3) ist geöffnet, b) ein schlupfendes Schließen des zweiten Übertragungselements (B3) beginnt, c) ein schlupfendes Öffnen des ersten Übertragungselements (NAK) beginnt, d) eine Synchronisation des Rotors 4a der Elektromaschine 4 mit dem Abtriebselement (A) ist erfolgt und das zweite Übertragungselement (B3) ist geschlossen, e) eine Synchronisation der Antriebseinheit (1) mit dem Rotor (4a) der Elektromaschine (4) ist erfolgt und das erste Übertragungselement (NAK) ist geschlossen, wobei im Zeitabschnitt zwischen b) und c) einem Einstellen der Übertragungselementsollmomente erfolgt und im Zeitabschnitt zwischen c) und d) das erste und das zweite Übertragungselement (NAK, B3) gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend schlupfend betrieben werden und die Elektromaschine (4) zu einer Regelung von Drehzahldifferenzen an den beiden Übertragungselementen (NAK, B3) dient.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an Verfahrensschritt c) ein Verfahrensschritt c1) anschließt, in welchem die Elektromaschinendrehzahl an die Drehzahl des Getriebeabtriebs A herangeführt wird, um ein Schließen des zweiten Übertragungselements (B3) vorzubereiten, wobei beim Schließen des zweiten Übertragungselements (B3) das aktuelle Elektromaschinendrehmoment (M-EM), welches die Summe aus dem Elektromaschinenantriebs/-bremsmoment und dem Elektromaschinenregeldrehmoment ist, ohne Berücksichtigung des Anteils des Elektromaschinendrehmoments, welches die Massenträgheit beschleunigt/abbremst, weitergeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an Verfahrensschritt c) ein Verfahrensschritt c1) anschließt, in welchem die Elektromaschinendrehzahl (N-EM) der Elektromaschine (4) vor dem Schließen des zweiten Übertragungselements (B3) so an die Drehzahl des Abtriebselements (A) herangeführt wird, dass die Elektromaschinendrehzahl (N-EM) einen ähnlichen Beschleunigungsvektor aufweist wie das Abtriebselement (A), wobei das Drehmoment, welches für dieses Heranführen erforderlich ist, nach dem Schließen des zweiten Übertragungselements (B3) weitergeführt wird.