DE102010041916A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs - Google Patents

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Timo WEHLEN
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs eines Hybridfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrischen Maschine (3) umfassenden Antriebsaggregat (1), und mit einem zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (5) geschalteten Schaltgetriebe (4), wobei zum Starten des Verbrennungsmotors (2) über die motorisch betriebene elektrischen Maschine (3) oder zum Erzeugen von elektrischem Strom über die generatorisch betriebene elektrischen Maschine (3) getriebeinterne Schaltelemente des Schaltgetriebes (4) so angesteuert werden, dass eine Getriebeeingangswelle (7) des Schaltgetriebes (4) blockiert wird und eine Getriebeausgangswelle (8) des Schaltgetriebes (4) frei dreht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs eines Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 3.
  • Aus der DE 101 52 471 A1 ist ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfassenden Antriebsaggregat bekannt. Zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb ist ein automatisches bzw. automatisiertes Getriebe geschaltet. Nach diesem Stand der Technik ist die elektrische Maschine an ein Planetengetriebe gekoppelt, nämlich an ein Sonnenrad des Planetengetriebes, wobei das Planetengetriebe über ein Hohlrad an den Verbrennungsmotor und über ein Planetengetriebe an die Getriebeeingangswelle des automatischen bzw. automatisierten Getriebes gekoppelt ist.
  • Bei dem aus der DE 101 52 471 A1 bekannten Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs kann einerseits der Verbrennungsmotor über die elektrische Maschine gestartet werden, andererseits kann über die elektrische Maschine elektrischer Strom erzeugt werden. Dies ist jedoch jeweils nur im Stillstand des Antriebsstrangs möglich. Dies ist von Nachteil.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs eines Hybridfahrzeugs zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Hiernach werden zum Starten des Verbrennungsmotors über die motorisch betriebene elektrische Maschine getriebeinterne Schaltelemente des Schaltgetriebes so angesteuert, dass eine Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes blockiert wird und eine Getriebe ausgangswelle des Schaltgetriebes frei dreht.
  • Diese Aufgabe wird nach einem zweiten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 3 gelöst. Hiernach werden zum Erzeugen von elektrischem Strom über die generatorisch betriebene elektrische Maschine getriebeinterne Schaltelemente des Schaltgetriebes so angesteuert, dass eine Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes blockiert wird und eine Getriebeausgangswelle des Schaltgetriebes frei dreht.
  • Bei beiden Aspekten der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Schaltelemente des Schaltgetriebes so anzusteuern, dass eine Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes blockiert wird, wohingegen eine Ausgangswelle des Schaltgetriebes frei drehen kann und demnach ein Neutral-Verhalten aufweist. In diesem Fall ist es dann möglich, über eine motorisch betriebene, elektrische Maschine den Verbrennungsmotor zu starten oder über eine generatorisch betriebene, elektrische Maschine elektrischen Strom zu erzeugen, nämlich jeweils während der Fahrt des Kraftfahrzeugs.
  • Vorzugsweise sind die elektrische Maschine, der Verbrennungsmotor und die Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes jeweils an ein Planetengetriebe gekoppelt, wobei durch Blockieren der Getriebeeingangswelle an dem Planetengetriebe ein erforderliches Abstützmoment bereitgestellt wird.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Schema eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist;
  • 2 ein erstes mögliches Getriebe des Antriebsstrangs der 1;
  • 3 ein zweites mögliches Getriebe des Antriebsstrangs der 1; und
  • 4 ein drittes mögliches Getriebe des Antriebsstrangs der 1.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, wobei 1 ein Schema eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs zeigt.
  • So umfasst gemäß 1 der Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs ein Antriebsaggregat 1, welches von einem Verbrennungsmotor 2 und einer elektrischen Maschine 3 gebildet ist. Die elektrische Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 kann einerseits motorisch und andererseits generatorisch betrieben werden. Zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 5 ist ein automatisches bzw. automatisiertes Getriebe 4 geschaltet, welches als Schaltgetriebe ausgeführt ist und welches mehrere Schaltelemente umfasst. Bei den Schaltelementen des Getriebes 4 kann es sich um Kupplungen und/oder Bremsen handeln.
  • Der Verbrennungsmotor 2 des Antriebsaggregats 1, die elektrische Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 sowie das Schaltgetriebe 4 sind über ein Planetengetriebe 6 aneinander gekoppelt, wobei die elektrische Maschine 3 vorzugsweise an ein Sonnenrad des Planetengetriebes 6, der Verbrennungsmotor 2 an ein Hohlrad des Planetengetriebes 6 und eine Getriebeeingangswelle 7 des Schaltgetriebes 4 vorzugsweise an einen Planetenträger des Planetengetriebes 6 gekoppelt ist.
  • Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass der Verbrennungsmotor 2 an das Sonnenrad des Planetengetriebes 6, die elektrische Maschine 3 an das Hohlrad des Planetengetriebes 6 und die Getriebeeingangswelle 7 des Schaltgetriebes 4 an den Planetenträger des Planetengetriebes 6 gekoppelt ist.
  • Eine Getriebeausgangswelle 8 des Schaltgetriebes 4 ist an den Abtrieb 5 gekoppelt.
  • Um nun während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ein Starten des Verbrennungsmotors 2 über die motorisch betriebene, elektrische Maschine 3 oder das Erzeugen von elektrischem Strom über die vom Verbrennungsmotor 2 generatorisch betriebene, elektrische Maschine 3 zu ermöglichen, werden erfindungsgemäß getriebeinterne Schaltelemente des Schaltgetriebes 4 so angesteuert, dass die Getriebeeingangswelle 7 des Schaltgetriebes 4 blockiert ist und die Getriebeausgangswelle 8 des Schaltgetriebes 4 frei dreht und demnach ein Neutral-Verhalten aufweist.
  • Hierdurch kann einerseits zum Starten des Verbrennungsmotors 2 über die motorisch betriebene, elektrische Maschine 3 oder zum Erzeugen von elektrischem Strom über die generatorisch betriebene, elektrische Maschine 3 am Planetengetriebe 6 ein erforderliches Abstützmoment bereitgestellt werden.
  • Wie bereits ausgeführt, handelt es sich beim Getriebe 4, welches zwischen das Planetengetriebe 6 und den Abtrieb 5 geschaltet ist, um ein automatisches bzw. automatisiertes Schaltgetriebe, wobei 2 bis 4 mögliche Ausführungsformen für das Schaltgetriebe 4 zeigen.
  • In 2 ist als ein erstes mögliches Schaltgetriebe 4 des Antriebsstrangs der 1 ein Achtgang-Automatikgetriebe schematisch gezeigt. Das Achtgang-Automatikgetriebe der 2 ist in Planetenbauweise ausgeführt und umfasst vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 sowie fünf Schaltelemente A, B, C, D und E, wobei zwei Bremsen A, B als erstes und zweites Schaltelement und drei Kupplungen C, D, E als drittes, viertes und fünftes Schaltelement vorgesehen sind.
  • Um bei dem Achtgang-Automatikgetriebe der 2 eine Blockierung der Getriebeeingangswelle 7 und ein Neutralverhalten der Getriebeausgangswelle 8 zu realisieren, werden die Schaltelemente A bis E derart angesteuert, dass das als Bremse ausgebildete Schaltelement A, das als Kupplung ausgebildete Schaltelement E des dritten Planetenradsatzes RS3 und das als Kupplung ausgebildete Schaltelement C des vierten Planetenradsatzes RS4 jeweils zum Schließen angesteuert und damit geschlossen werden, wohingegen die beiden anderen Schaltelemente B und D, nämlich das als Bremse ausgebildete Schaltelement B des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Kupplung ausgebildete Schaltelement D des vierten Planetenradsatzes RS4 jeweils zum Öffnen angesteuert und damit geöffnet werden.
  • In 3 ist als ein zweites mögliches Schaltgetriebe 4 des Antriebsstrangs der 1 ein Sechsgang-Automatikgetriebe beispielsweise für einen Bus gezeigt, welches als Planetengetriebe mit drei Planetenradsätzen I, II, III und mit fünf Schaltelementen F, G, H, K und L ausgebildet ist, wobei zwei Kupplungen F und G als erstes und zweites Schaltelement und drei Bremsen H, K und L als drittes, viertes und fünftes Schaltelement vorgesehen sind.
  • Um bei dem Sechsgang-Automatikgetriebe der 3 eine Blockierung der Getriebeeingangswelle 7 und ein Neutralverhalten der Getriebeausgangswelle 8 zu realisieren, werden die Schaltelemente F bis L derart angesteuert, dass das als Kupplung ausgebildete Schaltelement G und das als Bremse ausgebildete Schaltelement L des dritten Planetenradsatzes III jeweils zum Schließen angesteuert und damit geschlossen werden, wohingegen das als Kupplung ausgebildete Schaltelement F, das als Bremse ausgebildete Schaltelement H des ersten Planetenradsatzes I und das als Bremse ausgebildete Schaltelement K des zweiten Planetenradsatzes II jeweils zum Öffnen angesteuert und damit geöffnet werden.
  • Alternativ hierzu können beim Sechsgang-Automatikgetriebe der 3 auch das als Bremse ausgebildete Schaltelement H des ersten Planetenradsatzes I und das als Bremse ausgebildete Schaltelement K des zweiten Planetenradsatzes II jeweils zum Schließen angesteuert und damit geschlossen werden, wohingegen das als Kupplung ausgebildete Schaltelement F, das als Kupplung ausgebildete Schaltelement G und das als Bremse ausgebildete Schaltelement L des dritten Planetenradsatzes III jeweils zum Öffnen angesteuert und damit geöffnet werden.
  • In 4 ist als ein weiteres mögliches Schaltgetriebe 4 des Antriebsstrangs der 1 ein Viergang-Automatikgetriebe gezeigt, welches als Stirnradgetriebe ausgeführt ist und zum Beispiel für eine Arbeitsmaschine geeignet ist. Das Viergang-Automatikgetriebe umfasst mehrere Stirnradstufen wobei zum Realisieren der verschiedenen Übersetzungsstufen sechs als Kupplungen K1, K2, K3, K4, KV, KR ausgebildete Lastschaltelemente vorgesehen sind.
  • Die Getriebeeingangswelle 7 ist bei diesem Getriebe als Hohlwelle ausgebildet, durch die eine weitere Antriebswelle für einen Nebenabtrieb verläuft.
  • Um bei dem Viergang-Automatikgetriebe der 4 eine Blockierung der Getriebeeingangswelle 7 und ein Neutralverhalten der Getriebeausgangswelle 8 zu realisieren, werden ein Vorwärtsgangübersetzungen zugeordnetes, als Kupplung ausgebildetes Lastschaltelement KV, ein Rückwärtsgangübersetzungen zugeordnetes als Kupplung ausgebildetes Lastschaltelement KR sowie ein weiteres als Kupplung ausgebildetes Lastschaltelement K4 jeweils zum Schließen angesteuert und damit geschlossen, wohingegen die anderen als Kupplungen ausgebildeten Lastschaltelemente K1, K2, K3 jeweils zum Öffnen angesteuert und damit geöffnet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsaggregat
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    elektrische Maschine
    4
    Schaltgetriebe
    5
    Abtrieb
    6
    Planetengetriebe
    7
    Getriebeeingangswelle
    8
    Getriebeausgangswelle
  • 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 10152471 A1 [0002, 0003]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs eines Hybridfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor und eine elektrischen Maschine umfassenden Antriebsaggregat, und mit einem zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschalteten Schaltgetriebe, nämlich zum Starten des Verbrennungsmotors über die motorisch betriebene elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten des Verbrennungsmotors über die elektrische Maschine getriebeinterne Schaltelemente des Schaltgetriebes so angesteuert werden, dass eine Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes blockiert wird und eine Getriebeausgangswelle des Schaltgetriebes frei dreht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor über die motorisch betriebene elektrische Maschine während der Fahrt des Kraftfahrzeugs gestartet wird.
  3. Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs eines Hybridfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor und eine elektrischen Maschine umfassenden Antriebsaggregat, und mit einem zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschalteten Schaltgetriebe, nämlich zum Erzeugen von elektrischem Strom über die generatorisch betriebene elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen von elektrischem Strom über die elektrische Maschine getriebeinterne Schaltelemente des Schaltgetriebes so angesteuert werden, dass eine Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes blockiert wird und eine Getriebeausgangswelle des Schaltgetriebes frei dreht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass elektrischer Strom über die generatorisch betriebene elektrische Maschine während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine, der Verbrennungsmotor und die Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes jeweils an ein Planetengetriebe gekoppelt sind, wobei durch Blockieren der Getriebeeingangswelle beim Starten des Verbrennungsmotors über die elektrische Maschine oder beim Erzeugen von elektrischem Strom über die elektrische Maschine an dem Planetengetriebe ein erforderliches Abstützmoment bereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine an ein Sonnenrad des Planetengetriebes, der Verbrennungsmotor an ein Hohlrad des Planetengetriebes und die Getriebeeingangswelle an einen Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor an ein Sonnenrad des Planetengetriebes, die elektrische Maschine an ein Hohlrad des Planetengetriebes und die Getriebeeingangswelle an einen Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Achtgang-Automatikgetriebe mit vier Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4) und mit fünf Schaltelementen (A, B, C, D, E) ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (A), ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement (E) eines dritten Planetenradsatzes (RS3) und ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement (C) eines vierten Planetenradsatzes (RS4) jeweils zum Schließen angesteuert werden, wohingegen die beiden anderen Schaltelemente (B, D), nämlich ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (B) eines ersten Planetenradsatzes (RS1) und ein Kupplung ausgebildetes Schaltelement (D) des vierten Planetenradsatzes (RS4) jeweils zum Öffnen angesteuert werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Sechsgang-Automatikgetriebe mit drei Planetenradsätzen (I, II, III) und mit fünf Schaltelementen (F, G, H, K, L) ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement (G) und ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (L) eines dritten Planetenradsatzes (III) jeweils zum Schließen angesteuert werden, wohingegen ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement (F), ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (H) eines ersten Planetenradsatzes (I) und ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (K) eines zweiten Planetenradsatzes (II) jeweils zum Öffnen angesteuert werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Sechsgang-Automatikgetriebe mit drei Planetenradsätzen (I, II, III) und mit fünf Schaltelementen (F, G, H, K, L) ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (H) eines ersten Planetenradsatzes (I) und ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (K) eines zweiten Planetenradsatzes (II) jeweils zum Schließen angesteuert werden, wohingegen ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement (F), ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement (G) und ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement (L) eines dritten Planetenradsatzes (III) jeweils zum Öffnen angesteuert werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Viergang-Automatikgetriebe mit Stirnradstufen zugeordneten sechs Lastschaltelementen (K1, K2, K3, K4, KV, KR) ein Vorwärtsgangübersetzungen zugeordnetes, als Kupplung ausgebildetes Lastschaltelement (KV), ein Rückwärtsgangübersetzungen zugeordnetes als Kupplung ausgebildetes Lastschaltelement (KR) sowie ein weiteres als Kupplung ausgebildetes Lastschaltelement (K4) jeweils zum Schließen angesteuert werden, wohingegen die anderen als Kupplungen ausgebildeten Lastschaltelemente (K1, K2, K3) jeweils zum Öffnen angesteuert werden.
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