DE102010061827A1 - Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents
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Abstract
Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (1) und eine elektrische Maschine (2) umfassenden Antriebsaggregat (3) und mit einem zwischen das Antriebsaggregat (3) und einen Abtrieb (4) geschalteten Doppelkupplungsgetriebe (5), wobei Teilgetriebe (6, 7) des Doppelkupplungsgetriebes (5) jeweils über jeweils eine Lastschaltkupplung (9, 10) einer Doppelkupplung (8) an den Verbrennungsmotor (1) ankoppelbar sind, und wobei die elektrische Maschine (2) einem Teilgetriebe (7) des Doppelkupplungsgetriebes (5) derart zugeordnet ist, dass dieselbe zwischen diesem Teilgetriebe (7) und der demselben zugeordneten Lastschaltkupplung (10) der Doppelkupplung (8) an eine Getriebewelle (12) dieses Teilgetriebes (7) angekoppelt oder ankoppelbar ist, wobei zwischen den Verbrennungsmotor (1) und die beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen (9, 10) der Doppelkupplung (8) eine Trennkupplung (14) geschaltet ist, die jeweils in Reihe zu den beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen (9, 10) der parallel geschalteten Teilgetriebe (6, 7) geschaltet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs.
- Aus der
DE 198 50 549 A1 ist ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs bekannt. Nach diesem Stand der Technik umfasst der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat, das von einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine gebildet wird. Zusätzlich umfasst der Antriebsstrang nach diesem Stand der Technik ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben. Ein erstes Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes ist über eine erste Lastschaltkupplung einer Doppelkupplung an den Verbrennungsmotor ankoppelbar. Ein parallel zum ersten Teilgetriebe geschaltetes zweites Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes ist über eine zweite Lastschaltkupplung der Doppelkupplung, die parallel zur ersten Lastschaltkupplung geschaltet ist, an den Verbrennungsmotor ankoppelbar. Nach derDE 198 50 549 A1 ist an wenigstens eine Eingangswelle wenigstens eines Teilgetriebes des Doppelkupplungsgetriebes eine elektrische Maschine ankoppelbar. - Dann, wenn, wie nach der
DE 198 50 549 A1 vorgeschlagen, eine elektrische Maschine an eine Welle eines Teilgetriebes des Doppelkupplungsgetriebes ankoppelbar ist, wirkt die elektrische Maschine direkt auf das jeweilige Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes. Es können dann Verluste der elektrischen Maschine in Bezug auf das jeweilige Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes vermieden werden. Bei einem solchen Antriebsstrang sind jedoch keine Lastschaltungen, also keine Zugschaltungen und keine Schubschaltungen, bei rein elektrischer Fahrt möglich. - Ein weiterer Nachteil eines solchen Antriebsstrangs besteht darin, dass zwar grundsätzlich ein Start des Verbrennungsmotors aus rein elektrischer Fahrt heraus möglich ist, jedoch nur ohne sogenannte Schlupfentkopplung zum Abtrieb und ohne Nutzung der Schwungmasse der elektrischen Maschine.
- Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben desselben zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrangs gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist zwischen den Verbrennungsmotor und die beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen der Doppelkupplung eine Trennkupplung geschaltet, die jeweils in Reihe zu den beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen der parallel geschalteten Teilgetriebe geschaltet ist.
- Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zwischen der Doppelkupplung des Doppelkupplungsgetriebes und dem Verbrennungsmotor eine zusätzliche Trennkupplung vorzusehen, die in Reihe zum Verbrennungsmotor und der Doppelkupplung zwischen den Verbrennungsmotor und die beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen der Doppelkupplung geschaltet ist.
- Ein solcher Antriebsstrang verfügt über den Vorteil, dass Lastschaltungen aus einer rein elektrischen Fahrt heraus möglich sind.
- Ferner ist ein Zustart des Verbrennungsmotors aus rein elektrischer Fahrt heraus mit Schlupfentkopplung zum Antrieb und unter Nutzung der Schwungmasse der elektrischen Maschine möglich.
- Des Weiteren kann die elektrische Maschine direkt auf ein Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes verlustfrei einwirken.
- Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs ist in Anspruch 6 definiert. Hiernach wird bei rein elektrischer Fahrt über ein erstes Teilgetriebe, dem die elektrische Maschine zugeordnet ist, bei geöffneten Lastschaltkupplungen und geöffneter Trennkupplung eine Zughochschaltung oder eine Schubrückschaltung derart ausgeführt wird, dass zur Schaltungsvorbereitung eine der beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen der Doppelkupplung zur Schaltungsausführung ausgewählt, in dem anderen, zweiten Teilgetriebe, dem die elektrische Maschine nicht zugeordnet ist, ein Zielgang der auszuführenden Schaltung eingelegt und die nicht zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung geschlossen wird, wobei nachfolgend zur Schaltungsausführung die ausgewählte Lastschaltkupplung soweit geschlossen wird, dass das erste Teilgetriebe lastfrei wird, wobei bei lastfreiem ersten Teilgetriebe der Istgang der auszuführenden Zughochschaltung oder Schubrückschaltung im ersten Teilgetriebe ausgelegt, nachfolgend die elektrische Maschine und die ausgewählte Lastschaltkupplung synchronisiert und darauffolgend diese Lastschaltkupplung geschlossen wird.
- Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs ist in Anspruch 9 definiert. Hiernach wird bei rein elektrischer Fahrt über ein erstes Teilgetriebe, dem die elektrische Maschine nicht zugeordnet ist, bei geschlossenen Lastschaltkupplungen der Doppelkupplung und geöffneter Trennkupplung eine Schubhochschaltung oder eine Zugrückschaltung derart ausgeführt wird, dass zur Schaltungsvorbereitung eine der beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen der Doppelkupplung zur Schaltungsausführung ausgewählt und für das andere, zweite Teilgetriebe, dem die elektrische Maschine zugeordnet ist, ein Zielgang der auszuführenden Schubhochschaltung oder Zugrückschaltung ausgewählt wird, wobei nachfolgend zur Schaltungsausführung die ausgewählte Lastschaltkupplung soweit geöffnet wird, dass an derselben ein Schlupf auftritt, wobei bei schlupfender Lastschaltkupplung der Zielgang der auszuführenden Schubhochschaltung oder Zugrückschaltung im zweiten Teilgetriebe eingelegt, nachfolgend die ausgewählte Lastschaltkupplung weiter geöffnet und darauffolgend der Istgang der auszuführenden Schubhochschaltung oder Zugrückschaltung im ersten Teilgetriebe ausgelegt wird.
- Ein drittes erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs ist in Anspruch 12 definiert. Hiernach wird bei rein elektrischer Fahrt über ein erstes Teilgetriebe, dem die elektrische Maschine zugeordnet ist, bei geöffneten Lastschaltkupplungen und geöffneter Trennkupplung, nämlich bei Ausführung einer Schaltung, der Verbrennungsmotor über die elektrische Maschine derart zugestartet wird, dass die dem anderen, zweiten Teilgetriebe zugeordnete Lastschaltkupplung der Doppelkupplung zur Schaltungsausführung ausgewählt, in dem anderen, zweiten Teilgetriebe, dem die elektrische Maschine nicht zugeordnet ist, ein Zielgang der auszuführenden Schaltung eingelegt und die nicht zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung geschlossen wird, wobei nachfolgend die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung soweit geschlossen wird, dass das erste Teilgetriebe lastfrei wird, wobei bei lastfreiem ersten Teilgetriebe der Istgang der auszuführenden Schaltung im ersten Teilgetriebe ausgelegt und nachfolgend der Verbrennungsmotor über die elektrische Maschine durch zumindest teilweises Schließen der Trennkupplung angeschleppt wird.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Antriebsstrangs ist die elektrische Maschine mittelbar über ein zwischengeschaltetes Schaltelement an der Getriebewelle desjenigen Teilgetriebes, dem die elektrische Maschine zugeordnet ist, ankoppelbar, nämlich derart, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltelements die elektrische Maschine an der Getriebewelle des Teilgetriebes angreift, dass in einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements die elektrische Maschine an einer Welle zwischen der Trennkupplung und den beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen angreift, und dass in einer dritten Schaltstellung des Schaltelements die elektrische Maschine vollständig abgekoppelt ist.
- Ein Antriebsstrang nach dieser Weiterbildung ist grundsätzlich wie oben beschrieben betreibbar. Vorzugsweise wird ein Antriebsstrang nach dieser Weiterbildung jedoch nach dem Verfahren gemäß in Anspruch 15 betrieben. Hiernach wird die erste Schaltstellung des Schaltelements dann gewählt, wenn bei geschlossener Trennkupplung hybridisch gefahren wird, wobei die zweite Schaltstellung des Schaltelements dann gewählt wird, wenn rein elektrisch gefahren wird und/oder wenn aus rein elektrischer Fahrt heraus der Verbrennungsmotor gestartet wird, und wobei die dritte Schaltstellung des Schaltelements dann gewählt wird, wenn rein verbrennungsmotorisch gefahren wird.
- 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 Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und -
3 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben desselben. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele der
1 bis3 im Detail beschrieben. -
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang der1 ein von einem Verbrennungsmotor1 und einer elektrischen Maschine2 gebildetes Antriebsaggregat3 umfasst. Zwischen das Antriebsaggregat3 und einen Abtrieb4 ist ein als Doppelkupplungsgetriebe5 ausgebildetes Getriebe mit zwei Teilgetrieben6 und7 geschaltet, wobei das Doppelkupplungsgetriebe5 weiterhin eine Doppelkupplung8 umfasst, die über zwei parallel zueinander geschaltete Lastschaltkupplungen9 und10 verfügt. - Über die Lastschaltkupplung
9 der Doppelkupplung8 ist das Teilgetriebe6 an den Verbrennungsmotor1 des Antriebsaggregats3 ankoppelbar. Über die parallel zur Lastschaltkupplung9 geschaltete Lastschaltkupplung10 der Doppelkupplung8 ist das parallel zum Teilgetriebe6 geschaltete Teilgetriebe7 des Doppelkupplungsgetriebes5 an den Verbrennungsmotor1 des Antriebsaggregats3 ankoppelbar. - So kann
1 entnommen werden, dass die Lastschaltkupplung9 der Doppelkupplung8 über eine Welle11 mit dem Teilgetriebe6 des Doppelkupplungsgetriebes5 in Verbindung steht. Die Lastschaltkupplung10 steht hingegen über eine Welle12 mit dem Teilgetriebe7 des Doppelkupplungsgetriebes5 in Verbindung. Dabei ist gemäß1 die Welle12 als Hohlwelle ausgeführt, innerhalb derer die Welle11 verläuft. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel stellt das Teilgetriebe
6 des Doppelkupplungsgetriebes5 die Vorwärtsgänge „1”, „3”, „5” und „7” bereit. Das Teilgetriebe7 des Doppelkupplungsgetriebes5 stellt hingegen die Vorwärtsgänge „2”, „4” und „6” sowie den Rückwärtsgang „R” bereit. Die Gänge werden durch entsprechende Ansteuerung von als Klauen ausgebildeten Schaltelementen13 des Doppelkupplungsgetriebes5 geschaltet. - Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Aufteilung der Vorwärtsgänge sowie des Rückwärtsgangs auf die Teilgetriebe
6 und7 des Doppelkupplungsgetriebes5 sowie die in1 gezeigten Radsätze und Schaltelemente13 lediglich rein exemplarischer Natur sind. - Wie bereits ausgeführt, umfasst das Antriebsaggregat
3 des in1 gezeigten Antriebsstrangs neben dem Verbrennungsmotor1 die elektrische Maschine2 , wobei die elektrische Maschine2 einem Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes5 zugeordnet ist, nämlich derart, dass die elektrische Maschine2 des Antriebsaggregats3 zwischen diesem Teilgetriebe und der demselben zugeordneten Lastschaltkupplung der Doppelkupplung8 an eine Getriebewelle dieses Teilgetriebes ankoppelbar ist. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine
2 dem Teilgetriebe7 des Doppelkupplungsgetriebes5 zugeordnet, nämlich derart, dass die elektrische Maschine2 zwischen dem Teilgetriebe7 und der mit dem Teilgetriebe7 zusammen wirkenden Lastschaltkupplung10 der Doppelkupplung8 an die Welle12 , die zwischen der Lastschaltkupplung10 der Doppelkupplung8 und dem Teilgetriebe7 des Doppelkupplungsgetriebes5 verläuft, angekoppelt ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die elektrische Maschine2 in1 auch dem Teilgetriebe6 zugeordnet sein kann und dann an der Welle11 , die zwischen dem Teilgetriebe6 und der mit demselben zusammenwirkenden Lastschaltkupplung9 der Doppelkupplung8 verläuft, angreift. - Erfindungsgemäß ist zwischen den Verbrennungsmotor
1 des Antriebsaggregats3 und die beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 eine Trennkupplung14 geschaltet, die in Reihe zur Doppelkupplung8 und dem Verbrennungsmotor1 und damit in Reihe zum Verbrennungsmotor1 und den beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 geschaltet ist. - Durch das Vorsehen einer solchen Trennkupplung
14 zwischen der Doppelkupplung8 und dem Verbrennungsmotor1 kann unter Beibehaltung des Vorteils, dass die elektrische Maschine2 unmittelbar und demnach verlustfrei auf ein Teilgetriebe, nämlich in1 auf das Teilgetriebe7 , des Doppelkupplungsgetriebes5 einwirken kann, die Ausführungen von Lastschaltungen bei rein elektrischer Fahrt des Antriebsstrangs gewährleistet werden. - Weiterhin kann ein Verbrennungsmotorstart bei rein elektrischer Fahrt mit Schlupfentkopplung zum Abtrieb
4 und mit Ausnutzung der Schwungmasse der elektrischen Maschine2 erfolgen. - Als erstes erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs der
1 wird nachfolgend die Ausführung einer Zughochschaltung oder Schubrückschaltung beschrieben, wobei vor Ausführung einer Zughochschaltung oder einer Schubrückschaltung der Antriebsstrang der1 rein elektrisch über das Teilgetriebe7 , dem die elektrische Maschine2 zugeordnet ist, bei geöffneten Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 und bei geöffneter Trennkupplung14 fährt. - Dann, wenn dieser Ausgangszustand des Antriebsstrangs der
1 der1 vorliegt, können als Lastschaltungen ausschließlich Zughochschaltungen oder Schubrückschaltungen jedoch keine Schubhochschaltungen oder keine Zugrückschaltungen ausgeführt werden. - Dann, wenn die Lastschaltkupplungen
9 und10 der Doppelkupplung8 sowie die Trennkupplung14 geöffnet sind, drehen bei elektrischer Fahrt über das Teilgetriebe7 möglichst wenig der elektrischen Fahrt nicht beteiligte Teile des Doppelkupplungsgetriebes5 mit. - Zur Ausführung einer Zughochschaltung oder einer Schubrückschaltung wird, ausgehend von diesem Ausgangszustand des Antriebsstrangs der
1 , die auszuführende Zughochschaltung oder die auszuführende Schubrückschaltung zunächst derart vorbereitet, dass zur Schaltungsvorbereitung eine der beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 zur nachfolgenden Schaltungsausführung ausgewählt, in dem Teilgetriebe6 , dem die elektrische Maschine nicht zugeordnet ist, ein Zielgang der auszuführenden Zughochschaltung oder der auszuführenden Schubrückschaltung eingelegt und die nicht zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung der Doppelkupplung8 geschlossen wird. - Vorzugsweise wird diejenige Lastschaltkupplung
9 bzw.10 der Doppelkupplung8 zur Schaltungsausführung ausgewählt, welche die anfallende Reibleistung der auszuführenden Schaltung besser ausnehmen kann. So ist es möglich, die entsprechende Lastschaltkupplung9 bzw.10 der Doppelkupplung8 anhand der zurückliegenden Beanspruchung der Lastschaltkupplungen9 und10 auszuwählen. - Nachfolgend wird exemplarisch davon ausgegangen, dass die Lastschaltkupplung
9 , die mit dem Teilgetriebe6 zusammen wirkt, zur Schaltungsausführung ausgewählt wird. Es kann jedoch auch die Lastschaltkupplung10 ausgewählt werden. - Zur eigentlichen Ausführung der auszuführenden Zughochschaltung bzw. Schubrückschaltung wird die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung, also exemplarisch die Lastschaltkupplung
9 , soweit geschlossen, dass das Teilgetriebe7 , in welchem der Istgang der auszuführenden Schaltung eingelegt ist, lastfrei wird. Dies kann zum Beispiel durch eine rampenartige Erhöhung der Übertragungsfähigkeit der Lastschaltkupplung9 bis auf das von der elektrischen Maschine2 bereitgestellte Moment erfolgen. - Sobald das Teilgetriebe
7 , in welchem der Istgang der auszuführenden Zughochschaltung oder Schubrückschaltung noch eingelegt ist, lastfrei ist, wird der Istgang der auszuführenden Zughochschaltung oder der auszuführenden Schubrückschaltung im Teilgetriebe7 ausgelegt, wobei nachfolgend die elektrische Maschine2 mit der zur Schaltungsausführung ausgewählten Lastschaltkupplung, also der Lastschaltkupplung9 , synchronisiert wird. Diese Synchronisierung erfolgt durch eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine2 . Darauffolgend wird die Lastschaltkupplung9 vollständig geschlossen. - Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs der
1 betrifft die Ausführung einer Zugrückschaltung oder Schubhochschaltung bei rein elektrischem Betrieb des Antriebsstrangs. In diesem Fall soll davon ausgegangen werden, dass der Antriebsstrang in einem Ausgangszustand betrieben wird, in dem der Antriebsstrang rein elektrisch über das Teilgetriebe fährt, dem elektrische Maschine2 nicht zugeordnet ist, also in1 über das Teilgetriebe6 . In diesem Fall sind dann bei rein elektrischer Fahrt die Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 beide geschlossen, wohingegen die Trennkupplung14 bei rein elektrischer Fahrt geöffnet ist. In diesem Fall können als Lastschaltungen ausschließlich Schubhochschaltungen oder Zugrückschaltungen jedoch keine Zughochschaltungen oder keine Schubrückschaltungen ausgeführt werden. - Zur nachfolgenden Ausführung einer Zugrückschaltung oder Schubhochschaltung ausgehend von diesem Ausgangszustand bei rein elektrischer Fahrt über das Teilgetriebe
6 , dem die elektrische Maschine2 nicht zugeordnet ist, wird die auszuführende Schaltung zunächst durch Auswahl einer der Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 zur nachfolgenden Schaltungsausführung und durch Auswahl eines Zielgangs der auszuführenden Zugrückschaltung bzw. der auszuführenden Schubhochschaltung für das andere Teilgetriebe7 vorbereitet. - Nachfolgend soll exemplarisch davon ausgegangen werden soll, dass die mit dem Teilgetriebe
7 zusammen wirkende Lastschaltkupplung10 der Doppelkupplung zur nachfolgenden Schaltungsausführung ausgewählt wird. - Die Auswahl der Lastschaltkupplung für die auszuführende Schaltung erfolgt wiederum derart, dass diejenige Lastschaltkupplung
9 bzw.10 der Doppelkupplung8 ausgewählt wird, welche die bei Ausführung der Schaltung auftretende Reibleistung besser aufnehmen kann. Hierzu kann auf die vergangene Beanspruchung der Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 zugegriffen werden. - Wie bereits ausgeführt, wird zur Vorbereitung der auszuführenden Schubhochschaltung oder der auszuführenden Zugrückschaltung nicht nur eine der Lastschaltkupplungen
9 und10 der Doppelkupplung8 ausgewählt, vielmehr wird auch ein Zielgang der auszuführenden Schubhochschaltung bzw. der auszuführenden Zugrückschaltung für das Teilgetriebe7 ausgewählt. - Zur eigentlichen Ausführung der Zugrückschaltung bzw. Schubhochschaltung wird nachfolgend die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung, also exemplarisch die Lastschaltkupplung
10 , der Doppelkupplung8 soweit geöffnet, bis an derselben ein Schlupf auftritt. Dann, wenn an der schlupfenden Lastschaltkupplung10 eine Synchronisierung bezüglich des einzulegenden Zielgangs der auszuführenden Zugrückschaltung bzw. Schubhochschaltung erkannt wird, wird der Zielgang der auszuführenden Schaltung im Teilgetriebe7 eingelegt, wobei anschließend die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung der Doppelkupplung8 , also die Lastschaltkupplung10 , weiter geöffnet wird, und zwar vorzugsweise derart, bis deren Übertragungsfähigkeit auf Null reduziert wurde. Darauffolgend kann dann der Istgang der auszuführenden Zugrückschaltung bzw. Schubhochschaltung im Teilgetriebe6 ausgelegt und die Lastschaltkupplung9 geöffnet werden. - Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs der
1 sieht vor, dass aus einer rein elektrischen Fahrt des Antriebsstrangs heraus der Verbrennungsmotor1 des Antriebsaggregats3 zugestartet bzw. angeschleppt wird. Im Nachfolgenden wird davon ausgegangen, dass dies innerhalb der Ausführung einer Zughochschaltung erfolgt. Der Verbrennungsmotor kann jedoch auch bei Ausführung einer Schubrückschaltung aus rein elektrischer Fahrt heraus angeschleppt werden. - Als Ausgangszustand des Antriebsstrangs der
1 für das Starten des Verbrennungsmotors1 aus rein elektrischer Fahrt des Antriebsstrangs heraus soll davon ausgegangen werden, dass der Antriebsstrang über das Teilgetriebe7 , dem die elektrische Maschine2 zugeordnet ist, rein elektrisch fährt, wobei dann beide Lastschaltkupplungen9 und10 der Doppelkupplung8 sowie die Trennkupplung14 geöffnet sind und das Teilgetriebe6 vorzugsweise eine Neutralstellung einnimmt. - Zunächst wird eine Lastschaltung, nämlich eine Zughochschaltung, vorbereitet, indem die dem Teilgetriebe
6 zugeordnete Lastschaltkupplung9 der Doppelkupplung8 zur Schaltungsausführung ausgewählt, im Teilgetriebe6 ein Zielgang der auszuführenden Zughochschaltung eingelegt und die nicht zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung10 der Doppelkupplung8 geschlossen wird. - Zur eigentlichen Schaltungsausführung der Zughochschaltung wird die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung
9 der Doppelkupplung8 teilweise geschlossen, sodass das Teilgetriebe7 lastfrei wird, wobei dann im Teilgetriebe7 der Istgang der auszuführenden Zughochschaltung ausgelegt wird. Bei lastfreiem Teilgetriebe7 wird dann der Verbrennungsmotor1 gestartet bzw. angeschleppt, nämlich dadurch, dass die Trennkupplung14 zumindest teilweise geschlossen wird, wodurch die Übertragungsfähigkeit der Trennkupplung14 erhöht wird. - Beim Schließen der Trennkupplung
14 wird vorzugsweise gleichzeitig eine Drehzahlanpassung der elektrischen Maschine2 durchgeführt, bis die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung9 der Doppelkupplung8 synchron ist. Hierdurch kann die Schwungmasse der elektrischen Maschine2 als Startmoment beim Anschleppen des Verbrennungsmotors1 genutzt werden. Nachdem der Verbrennungsmotor1 soweit angeschleppt ist, dass derselbe aus eigener Kraft hochlaufen und demnach seine Drehzahl selbst erhöhen kann, wird vorzugsweise die Übertragungsfähigkeit der Trennkupplung14 durch Öffnen derselben wieder reduziert. Anschließend wird die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung9 der Doppelkupplung8 geschlossen. - Über die Lastschaltkupplung
9 kann beim Starten des Verbrennungsmotors1 aus rein elektrischer Fahrt des Antriebsstrangs heraus bei bzw. während der Ausführung einer Zughochschaltung eine Schlupfentkopplung zum Abtrieb hin realisiert werden. - Eine Weiterbildung des Antriebsstrangs der
1 zeigt2 , wobei sich der Antriebsstrang der2 vom Antriebsstrang der1 lediglich dadurch unterscheidet, dass die elektrische Maschine2 des Antriebsaggregats3 nicht unmittelbar an der Welle12 angreift, sondern vielmehr mittelbar über eine zwischen die Welle12 und die elektrische Maschine2 geschaltete Konstantübersetzungsstufe15 . Dabei ist gemäß2 die Konstantübersetzungsstufe15 über ein Planetengetriebe bereitgestellt. - Der Antriebsstrang der
2 kann, wie oben für den Antriebsstrang der1 beschrieben, betrieben werden, sodass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für den Antriebsstrang der2 auf die Ausführungen zum Antriebsstrang der1 verwiesen wird. - Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs zeigt
3 , wobei im Ausführungsbeispiel der3 die elektrische Maschine2 des Antriebsaggregats3 über ein Schaltelement16 mittelbar an die Getriebewelle12 des Teilgetriebes7 ankoppelbar ist. - Gemäß
3 weist das Schaltelement16 drei Schaltstellungen I, II und III auf, wobei in der ersten Schaltstellung I die elektrische Maschine2 des Antriebsaggregats3 an einer Welle17 angreift, die zwischen der Doppelkupplung8 und der Trennkupplung14 verläuft. In der Schaltstellung II ist die elektrische Maschine2 wie im Ausführungsbeispiel der1 an die Welle12 des Teilgetriebes7 angekoppelt. In der Schaltstellung III ist die elektrische Maschine2 vollständig vom Doppelkupplungsgetriebe5 abgekoppelt. - Der Antriebsstrang der
3 ist grundsätzlich wie oben beschrieben betreibbar, als wie die Antriebsstränge der1 und2 , wobei dann das Schaltelement16 die Schaltstellung II einnimmt. - Abweichend hiervon wird jedoch für den Antriebsstrang der
3 die Schaltstellung I des Schaltelements16 vorzugsweise dann gewählt, wenn der Antriebsstrang rein elektrisch betrieben werden soll oder wenn der Verbrennungsmotor1 aus rein elektrischer Fahrt heraus gestartet werden soll. Die Schaltstellung II für das Schaltelement16 wird vorzugsweise dann gewählt, wenn der Antriebsstrang bei geschlossener Trennkupplung14 hybridisch betrieben werden soll, also unter Ausnutzung der elektrischen Maschine2 sowie des Verbrennungsmotors1 . Die Schaltstellung III für das Schaltelement16 wird vorzugsweise dann gewählt, wenn der Antriebsstrang rein verbrennungsmotorisch über den Verbrennungsmotor1 betrieben werden soll, um so bei rein verbrennungsmotorischer Fahrt Nulllastverluste der elektrischen Maschine2 zu vermeiden. - Die Schaltstellung III des Schaltelements
16 kann auch dann gewählt werden, wenn zum Beispiel bei einem Fehler der elektrischen Maschine2 , so zum Beispiel einem Fehler des elektrischen Hochvoltsystems der elektrischen Maschine2 , die elektrische Maschine2 nicht mit drehen soll. - Dann, wenn das Schaltelement
16 des Antriebsstrangs der3 die Schaltstellung II einnimmt, kann der Antriebsstrang der3 , wie im Zusammenhang mit dem Antriebsstrang der1 beschrieben, betrieben werden. Dann, wenn der das Schaltelement16 des Antriebsstrangs der3 die Schaltstellung I einnimmt, können bei rein elektrischer Fahrt ohne Einschränkungen alle Lastschaltungen ausgeführt werden. Daher wird beim Antriebsstrang der3 die Schaltstellung I vorzugsweise dann gewählt, wenn der Antriebsstrang rein elektrisch betrieben werden soll oder wenn der Verbrennungsmotor1 aus rein elektrischer Fahrt heraus gestartet werden soll. - Der Wechsel von der Schaltposition II in die Schaltposition
1 erfolgt beim Antriebsstrang der3 insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine2 die benötigte Zugkraft alleine bereitstellen kann. Wird hingegen für eine hybridische Fahrt die Zugkraft des Verbrennungsmotors1 benötigt, so wird von der Schaltposition1 in die Schaltposition II gewechselt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- elektrische Maschine
- 3
- Antriebsaggregat
- 4
- Abtrieb
- 5
- Doppelkupplungsgetriebe
- 6
- Teilgetriebe
- 7
- Teilgetriebe
- 8
- Doppelkupplung
- 9
- Lastschaltkupplung
- 10
- Lastschaltkupplung
- 11
- Getriebewelle
- 12
- Getriebewelle
- 13
- Schaltelement
- 14
- Trennkupplung
- 15
- Übersetzungsstufe
- 16
- Schaltelement
- 17
- Welle
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19850549 A1 [0002, 0002, 0003]
Claims (15)
- Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (
1 ) und eine elektrische Maschine (2 ) umfassenden Antriebsaggregat (3 ) und mit einem zwischen das Antriebsaggregat (3 ) und einen Abtrieb (4 ) geschalteten Doppelkupplungsgetriebe (5 ), wobei Teilgetriebe (6 ,7 ) des Doppelkupplungsgetriebes (5 ) jeweils über jeweils eine Lastschaltkupplung (9 ,10 ) einer Doppelkupplung (8 ) an den Verbrennungsmotor (1 ) ankoppelbar sind, und wobei die elektrische Maschine (2 ) einem Teilgetriebe (7 ) des Doppelkupplungsgetriebes (5 ) derart zugeordnet ist, dass dieselbe zwischen diesem Teilgetriebe (7 ) und der demselben zugeordneten Lastschaltkupplung (10 ) der Doppelkupplung (8 ) an eine Getriebewelle (12 ) dieses Teilgetriebes (7 ) angekoppelt oder ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verbrennungsmotor (1 ) und die beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) der Doppelkupplung (8 ) eine Trennkupplung (14 ) geschaltet ist, die jeweils in Reihe zu den beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) der parallel geschalteten Teilgetriebe (6 ,7 ) geschaltet ist. - Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (
2 ) unmittelbar an der Getriebewelle (12 ) desjenigen Teilgetriebes (7 ) angreift, dem die elektrische Maschine (2 ) zugeordnet ist. - Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (
2 ) mittelbar über eine zwischengeschaltete Übersetzungsstufe (15 ) an der Getriebewelle (12 ) desjenigen Teilgetriebes (7 ) angreift, dem die elektrische Maschine (2 ) zugeordnet ist. - Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (
2 ) mittelbar über ein zwischengeschaltetes Schaltelement (16 ) an der Getriebewelle (12 ) desjenigen Teilgetriebes (7 ), dem die elektrische Maschine (2 ) zugeordnet ist, ankoppelbar ist. - Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltelements (
16 ) die elektrische Maschine (2 ) an der Getriebewelle (12 ) des Teilgetriebes (7 ) dem die elektrische Maschine (2 ) zugeordnet ist, angreift, dass in einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements (16 ) die elektrische Maschine (2 ) an einer Welle (17 ) zwischen der Trennkupplung (14 ) und den beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) angreift, und dass in einer dritten Schaltstellung des Schaltelements (16 ) die elektrische Maschine (2 ) vollständig abgekoppelt ist. - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei rein elektrischer Fahrt über ein erstes Teilgetriebe (
7 ), dem die elektrische Maschine (2 ) zugeordnet ist, bei geöffneten Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) und geöffneter Trennkupplung (14 ) eine Zughochschaltung oder eine Schubrückschaltung derart ausgeführt wird, dass zur Schaltungsvorbereitung eine der beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) der Doppelkupplung (8 ) zur Schaltungsausführung ausgewählt, in dem anderen, zweiten Teilgetriebe (6 ), dem die elektrische Maschine (2 ) nicht zugeordnet ist, ein Zielgang der auszuführenden Schaltung eingelegt und die nicht zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung (10 ,9 ) geschlossen wird, und dass nachfolgend zur Schaltungsausführung die ausgewählte Lastschaltkupplung (9 ,10 ) soweit geschlossen wird, dass das erste Teilgetriebe (7 ) lastfrei wird, wobei bei lastfreiem ersten Teilgetriebe (7 ) der Istgang der auszuführenden Zughochschaltung oder Schubrückschaltung im ersten Teilgetriebe (7 ) ausgelegt, nachfolgend die elektrische Maschine (2 ) und die ausgewählte Lastschaltkupplung (9 ,10 ) synchronisiert und darauffolgend diese Lastschaltkupplung geschlossen wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisierung der elektrischen Maschine (
2 ) und der ausgewählten Lastschaltkupplung (9 ,10 ) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2 ) angepasst wird. - Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung eines lastfreien ersten Teilgetriebes (
7 ) die ausgewählte Lastschaltkupplung (9 ,10 ) soweit geschlossen wird, bis die Übertragungsfähigkeit derselben dem von der elektrischen Maschine (2 ) bereitgestellten Moment entspricht. - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei rein elektrischer Fahrt über ein erstes Teilgetriebe (
6 ), dem die elektrische Maschine (2 ) nicht zugeordnet ist, bei geschlossenen Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) der Doppelkupplung (8 ) und geöffneter Trennkupplung (14 ) eine Schubhochschaltung oder eine Zugrückschaltung derart ausgeführt wird, dass zur Schaltungsvorbereitung eine der beiden parallel geschalteten Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) der Doppelkupplung (8 ) zur Schaltungsausführung ausgewählt und für das andere, zweite Teilgetriebe (7 ), dem die elektrische Maschine (2 ) zugeordnet ist, ein Zielgang der auszuführenden Schubhochschaltung oder Zugrückschaltung ausgewählt wird, und dass nachfolgend zur Schaltungsausführung die ausgewählte Lastschaltkupplung (9 ,10 ) soweit geöffnet wird, dass an derselben ein Schlupf auftritt, wobei bei schlupfender Lastschaltkupplung (9 ,10 ) der Zielgang der auszuführenden Schubhochschaltung oder Zugrückschaltung im zweiten Teilgetriebe (7 ) eingelegt, nachfolgend die ausgewählte Lastschaltkupplung (9 ,10 ) weiter geöffnet und darauffolgend der Istgang der auszuführenden Schubhochschaltung oder Zugrückschaltung im ersten Teilgetriebe (6 ) ausgelegt wird. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielgang der auszuführenden Schubhochschaltung oder Zugrückschaltung im zweiten Teilgetriebe (
7 ) bei schlupfender Lastschaltkupplung (9 ,10 ) dann eingelegt wird, wenn an der Lastschaltkupplung (9 ,10 ) bezüglich des einzulegenden Zielgangs die Synchronisierung erkannt wird. - Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auslegen des Istgangs der auszuführenden Schubhochschaltung oder der auszuführenden Zugrückschaltung im ersten Teilgetriebe (
6 ) die andere, nicht zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung (10 ,9 ) geöffnet wird. - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei rein elektrischer Fahrt über ein erstes Teilgetriebe (
7 ), dem die elektrische Maschine (2 ) zugeordnet ist, bei geöffneten Lastschaltkupplungen (9 ,10 ) und geöffneter Trennkupplung (14 ), nämlich bei Ausführung einer Schaltung, der Verbrennungsmotor (1 ) über die elektrische Maschine (2 ) derart zugestartet wird, dass die dem anderen, zweiten Teilgetriebe (6 ) zugeordnete Lastschaltkupplung (9 ) der Doppelkupplung (8 ) zur Schaltungsausführung ausgewählt, in dem anderen, zweiten Teilgetriebe (6 ), dem die elektrische Maschine (2 ) nicht zugeordnet ist, ein Zielgang der auszuführenden Schaltung eingelegt und die nicht zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung (10 ) geschlossen wird, und dass nachfolgend die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung (9 ) soweit geschlossen wird, dass das erste Teilgetriebe (7 ) lastfrei wird, wobei bei lastfreiem ersten Teilgetriebe (7 ) der Istgang der auszuführenden Schaltung im ersten Teilgetriebe (7 ) ausgelegt und nachfolgend der Verbrennungsmotor (1 ) über die elektrische Maschine (2 ) durch zumindest teilweises Schließen der Trennkupplung (14 ) angeschleppt wird. - Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anschleppen des Verbrennungsmotors (
1 ) durch zumindest teilweises Schließen der Trennkupplung (14 ) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2 ) derart angepasst wird, dass die zur Schaltungsausführung ausgewählte Lastschaltkupplung (9 ) synchronisiert wird. - Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der anzuschleppende Verbrennungsmotor (
1 ) sein Anschleppmoment überwunden hat und aus eigener Kraft seine Drehzahl erhöhen kann, die Trennkupplung (14 ) wieder geöffnet wird. - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltstellung des Schaltelements (
16 ) dann gewählt wird, wenn bei geschlossener Trennkupplung (14 ) hybridisch gefahren wird, dass die zweite Schaltstellung des Schaltelements (16 ) dann gewählt wird, wenn rein elektrisch gefahren wird und/oder wenn aus rein elektrischer Fahrt heraus der Verbrennungsmotor (1 ) gestartet wird, und dass die dritte Schaltstellung des Schaltelements (16 ) dann gewählt wird, wenn rein verbrennungsmotorisch gefahren wird.
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