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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs und insbesondere eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im Antriebsstrang eines Fahrzeugs ist das Antriebsaggregat, welches im Falle eines Hybridantriebs eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine umfasst, über eine Getriebeeinrichtung mit einem Abtrieb verbindbar. In der Getriebeeinrichtung wird oftmals eine hydraulisch betätigbare Kupplung verwendet, mit der die Drehmomente der Brennkraftmaschine bzw. der elektrischen Maschine beim Schließen der Kupplung an den Abtrieb gegeben werden. Zur Betätigung der Kupplung bzw. entsprechender Schaltelemente in der Getriebeeinrichtung ist ein Hydraulikfluidkreislauf vorgesehen, der über eine Hydraulikpumpe einen ausreichenden Systemdruck zur Betätigung der Kupplung bzw. zum Einlegen von Gängen bereitstellt.
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In der Druckschrift
DE 10 2008 040 667 A1 ist ein Hydrauliksystem einer Getriebeeinrichtung für ein Fahrzeug mit Getriebehauptpumpe und Zusatzpumpe beschrieben. Die Getriebehauptpumpe wird primär von der Brennkraftmaschine und die Zusatzpumpe von einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs angetrieben.
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In der Druckschrift
DE 10 2008 044 272 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeughybridantriebsstrangs beschrieben, der eine Getriebeeinrichtung mit hydraulisch betätigten Schaltelementen umfasst. Die Getriebeeinrichtung verfügt über ein Hydrauliksystem mit einer Ölpumpeneinrichtung, welche sowohl über die Brennkraftmaschine als auch die elektrische Maschine des Antriebsstrangs angetrieben werden kann.
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Wird in einer Getriebeeinrichtung eines Antriebsstrangs ein Hydraulikfluidkreislauf mit einer Hydraulikpumpe verwendet, die sowohl über eine elektrische Maschine als auch die Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs betreibbar ist, erfolgt das Befüllen der Kupplung mittels der Hydraulikpumpe bei zunächst abgeschalteter Brennkraftmaschine über die elektrische Maschine. Dabei läuft die elektrische Maschine ohne Berücksichtigung eines Fahrerwunsches an.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem das Schließen der Kupplung im Antriebsstrang flexibel angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine umfasst, deren Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs über eine im Antriebsstrang vorgesehene Getriebeeinrichtung mit hydraulisch betätigbarer Kupplung im geschlossenen Zustand der Kupplung an einen Abtrieb des Antriebsstrangs abgebbar ist. Dabei ist ferner eine elektrische Maschine vorgesehen, deren Drehmoment auf den Antriebsstrang einwirkt. Je nach Ausgestaltung kann die elektrische Maschine lediglich zum Starten der Brennkraftmaschine dienen oder auch zum Antrieb des Fahrzeugs über den Antriebsstrang vorgesehen sein. Durch das Befüllen der Kupplung der Getriebeeinrichtung mit Hydraulikfluid eines Hydraulikfluidkreislaufs über eine Hydraulikpumpe wird das Schließen der Kupplung bewirkt. Die Hydraulikpumpe ist dabei sowohl durch die Brennkraftmaschine als auch durch die elektrische Maschine antreibbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zum Schließen der geöffneten Kupplung bei anfänglich (d.h. zumindest zu Beginn des Schließens) abgeschalteter Brennkraftmaschine und/oder bei anfänglich abgeschalteter elektrischer Maschine eine Fahrdynamik basierend auf einem Verhalten des Fahrers ermittelt wird und die Drehzahl der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrdynamik derart eingestellt wird, dass die Kupplung über die Hydraulikpumpe umso schneller befüllt wird, je größer die ermittelte Fahrdynamik ist. Das Schließen der geöffneten Kupplung bei anfänglich abgeschalteter Brennkraftmaschine und die damit verbundene Einstellung der Drehzahl der elektrischen Maschine kann z.B. beim Anfahren aus dem Stillstand bzw. bei der Beendigung eines Segelbetriebs durchgeführt werden. Im Segelbetrieb ist die Kupplung bei sich bewegendem Fahrzeug geöffnet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf einfache Weise ein schnelleres Befüllen und damit ein schnelleres Schließen der Kupplung, wenn der Fahrer einen geringen Komfortanspruch hat bzw. eine hohe Spontanität bei der Betätigung der Kupplung wünscht. Der obige Begriff des Verhaltens des Fahrers ist dabei weit zu verstehen und kann sich beispielsweise auf einen explizit spezifizierten Fahrerwunsch beziehen, der über eine Benutzerschnittstelle durch den Fahrer festgelegt wird. In einer Variante der Erfindung kann z.B. über die Benutzerschnittstelle festgelegt werden, welchen Fahrmodus der Fahrer wünscht (z.B. Sportmodus, Normalmodus bzw. Komfortmodus). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Fahrdynamik basierend auf einer Beschleunigungsanforderung des Fahrers ermittelt, wobei die Fahrdynamik umso höher ist, je höher die Beschleunigungsanforderung ist. Die Beschleunigungsanforderung wird vorzugsweise über die Betätigung eines Fahrpedals bzw. Gaspedals spezifiziert, wobei keine Betätigung des Fahrpedals für eine Beschleunigungsanforderung von Null steht. Eine stärkere Betätigung des Fahrpedals ist dabei mit einer höheren Fahrdynamik verbunden. Eine stärkere Betätigung liegt insbesondere dann vor, wenn das Fahrpedal um eine größere Strecke gedrückt wird bzw. schneller gedrückt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Schließen der geöffneten Kupplung bei anfänglich abgeschalteter Brennkraftmaschine die Drehzahl der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrdynamik zeitlich umso schneller und/oder auf ein höheres Niveau erhöht, je größer die ermittelte Fahrdynamik ist. Hierdurch kann auf einfache Weise der Vorgang des Schließens der Kupplung an die erwünschte Fahrdynamik angepasst werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Parallelhybridantriebsstrang betrieben, bei dem das Drehmoment der elektrischen Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs an den Abtrieb abgebbar ist und die Brennkraftmaschine durch ein Kupplungselement zwischen Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine vom Antriebsstrang abgekoppelt werden kann. Dieses Kupplungselement ist ein anderes Kupplungselement als die oben beschriebene Kupplung und dient dazu, den Antriebsstrang in Abhängigkeit von der Hybridstrategie durch Öffnen des Kupplungselements nur über die elektrische Maschine anzutreiben.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Antriebsstrang mit einem Doppelkupplungsgetriebe als Getriebeeinrichtung betrieben. In einer solchen Getriebeeinrichtung kann die Betätigung der Kupplung bzw. die Durchführung von Schaltvorgängen allein über die Hydraulikpumpe bewirkt werden, welche von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine antreibbar ist. Das heißt, es ist keine Zusatzpumpe erforderlich.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens treibt der Antriebsstrang eine erste Achse des Fahrzeugs und insbesondere die Hinterachse an, wohingegen eine zweite Achse des Fahrzeugs und insbesondere die Vorderachse durch eine weitere elektrische Maschine antreibbar ist. Bei einem solchen Antriebsstrang kann ein Schließen der geöffneten Kupplung bei anfänglich abgeschalteter Brennkraftmaschine und eine damit verbundene Einstellung der Drehzahl der elektrischen Maschine dann durchgeführt werden, wenn die weitere elektrische Maschine die zweite Achse gerade antreibt. Somit dient das Schließen der Kupplung dazu, den Antriebsstrang zum Antrieb der ersten Achse bei fahrendem Fahrzeug zuzuschalten.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird ferner ein besonders schnelles Gangeinlegen durch die Getriebeeinrichtung bewirkt. Dies wird dadurch erreicht, dass im Falle einer Anforderung zum Einlegen eines Gangs im Stillstand des Fahrzeugs bei geöffneter Kupplung und abgeschalteter Brennkraftmaschine die Drehzahl der elektrischen Maschine auf einen Wert eingestellt wird, der unter einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine liegt. Dabei wird das Einlegen des Gangs in Reaktion auf die Anforderung mit vorgeschalteter Getriebesynchronisation durchgeführt. Durch die Einstellung der Drehzahl der elektrischen Maschine auf ein niedriges, unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegendes Niveau wird die Getriebeeingangswelle auf eine geringere Drehzahl über Schleppmomente in der Kupplung geschleppt und kann somit zur Getriebesynchronisation schneller auf die Drehzahl Null abgebremst werden. Hierdurch wird die Synchronisationszeit verkürzt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird im Falle einer Anforderung zum Einlegen eines Gangs im Stillstand des Fahrzeug bei geöffneter Kupplung und abgeschalteter Brennkraftmaschine die Drehzahl der elektrischen Maschine auf einen Wert eingestellt, bei dem die mit der elektrischen Maschine angetriebene Hydraulikpumpe einen gerade noch ausreichenden Druck im Hydraulikfluidkreislauf zum Einlegen des Gangs bereitstellt, wobei das Einlegen des Gangs in Reaktion auf die Anforderung mit vorgeschalteter Getriebesynchronisation über den Hydraulikfluidkreislauf durchgeführt wird. Diese Variante der Erfindung ermöglicht besonders kurze Synchronisationszeiten beim Einlegen eines Gangs.
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Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine umfasst, deren Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs über eine im Antriebsstrang vorgesehene Getriebeeinrichtung mit hydraulisch betätigbarer Kupplung im geschlossenen Zustand der Kupplung an einen Abtrieb des Antriebsstrangs abgebbar ist. Dabei ist eine elektrische Maschine vorgesehen, deren Drehmoment auf den Antriebsstrang einwirken kann. Durch Befüllen der Kupplung mit Hydraulikfluid eines Hydraulikfluidkreislaufs über eine Hydraulikpumpe, welche durch die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine antreibbar ist, wird das Schließen der Kupplung bewirkt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung, welche derart ausgestaltet ist, dass mit der Steuereinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar sind.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug und insbesondere ein Kraftfahrzeug, welches die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs umfasst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeughybridantriebsstrangs, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann;
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2 ein Diagramm, welches die Befüllung einer Kupplung in einem Antriebsstrang gemäß dem Stand der Technik verdeutlicht;
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3 und 4 Diagramme, welche eine Kupplungsbefüllung basierend auf einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine hohe bzw. niedrige Fahrdynamik zeigen;
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5 ein Diagramm, welches das synchronisierte Einlegen eines Gangs bei Stillstand des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht; und
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6 ein Diagramm, welches das Einlegen eines Gangs im Fahrbetrieb gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren für den Betrieb eines Parallelhybridantriebsstrangs beschrieben, der in 1 schematisiert wiedergegeben ist. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 2 und eine elektrische Maschine 3, deren Drehmomente an einen Abtrieb 4 des Antriebsstrangs 1 abgegeben werden können. Zwischen Brennkraftmaschine 2 und elektrischer Maschine 3 ist ein Kupplungselement 5 angeordnet, mit dem die Brennkraftmaschine 2 mit der elektrischen Maschine 3 drehfest verbindbar ist oder die Brennkraftmaschine 2 vom restlichen Bereich des Fahrzeughybridantriebs abkoppelbar ist. Auf diese Weise kann bei geöffnetem Kupplungselement 5 ein rein elektrischer Antrieb des Fahrzeugs bewirkt werden.
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In dem Antriebsstrang 1 ist ferner zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 4 eine Getriebeeinrichtung 6 in der Form eines Doppelkupplungsgetriebes mit entsprechender Doppelkupplung 601 vorgesehen. Das Getriebe ist zum Durchführen von Schaltvorgängen bzw. zum Betätigen der Kupplung 601 mit einem (nicht gezeigten) Hydraulikfluidkreislauf gekoppelt, wobei zum Bereitstellen von ausreichendem Druck in dem Hydraulikfluidkreislauf eine Hydraulikpumpe 7 vorgesehen ist. Diese Hydraulikpumpe wird ausschließlich über die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine angetrieben. Es ist neben der Pumpe 7 keine zusätzliche Pumpe für die Versorgung des Getriebes mit Hydraulikfluid z.B. bei abgeschalteter Brennkraftmaschine und abgeschalteter elektrischer Maschine vorgesehen. Da im Gegensatz zu einem Stufenautomaten bei einem Doppelkupplungsgetriebe nur eine Kupplung befüllt werden muss, ist zum Bereitstellen von ausreichendem Systemdruck die durch die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine antreibbare Pumpe 7 ausreichend.
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Der in 1 dargestellte Antriebsstrang wird in der hier beschriebenen Ausführungsform zum Antrieb der Hinterachse eines Fahrzeugs genutzt. Dabei ist in dem Fahrzeug ferner eine weitere elektrische Maschine (nicht gezeigt) vorhanden, mit der die Vorderachse des Fahrzeugs antreibbar ist. Beim Anfahren des Fahrzeugs wird in der Regel zunächst lediglich die Vorderachse angetrieben, d.h. die Kupplung 601 ist bei abgestellter Brennkraftmaschine 2 und abgestellter elektrischer Maschine 3 zunächst geöffnet und wird erst bei höheren Geschwindigkeiten geschlossen, um hierdurch die Hinterachse des Fahrzeugs mit der Brennkraftmaschine 2 bzw. der elektrischen Maschine 3 anzutreiben.
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2 zeigt ein Diagramm, welches das Zuschalten des Antriebsstrangs durch Befüllen der Kupplung 601 gemäß einem herkömmlichen Verfahren verdeutlicht. In 2 sowie auch den weiteren 3 und 4 gibt die Abszisse des Diagramms die Zeit t in Sekunden wieder, wohingegen entlang der Ordinate für den oberen Teil des Diagramms der Hydraulikdruck der Kupplung (Linie DK) in bar wiedergegeben ist und im unteren Teil des Diagramms die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 (Linie D) in Umdrehungen pro Minute wiedergegeben ist. Ferner ist mit der Linie LD die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine 2 angedeutet. Vor dem Zuschalten des Antriebsstrangs ist die Kupplung 601 geöffnet und die Brennkraftmaschine 2 sowie die elektrische Maschine 3 sind abgeschaltet, d.h. deren Drehzahlen sind Null. Demzufolge liegt auch kein Druck an der Kupplung an, denn die für die Getriebeeinrichtung vorgesehene Pumpe 7 wird ausschließlich über die elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine angetrieben, welche aktuell jedoch abgeschaltet sind. Bei der Motorstartphase, welche durch den Doppelpfeil SP angedeutet ist, fährt die Drehzahl der elektrischen Maschine mit einem vorbestimmten Gradienten hoch, so dass hierdurch ein Befülldruck BD von etwa 3,5 bar im Hydraulikfluidkreislauf aufgebaut wird und hierdurch die Befüllung und das Schließen der Kupplung bewirkt wird. Die Befüllung und das Schließen erfolgt dabei in dem mit BF bezeichneten Zeitabschnitt. Nach der Befüllung ist die Kupplung geschlossen und der Druck in der Kupplung fällt auf einen Solldruck SD von etwa 1,5 bar ab. Nach Abschluss der Motorstartphase liegt die Drehzahl der elektrischen Maschine auf dem Niveau der Leerlaufdrehzahl LD der Brennkraftmaschine, welche während der Motorstartphase über die elektrische Maschine angelassen wurde.
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Das Zuschalten des Antriebsstrangs gemäß 2 läuft immer gleich ab, d.h. das Hochfahren der elektrischen Maschine 3 und die damit verbundene Befüllung der Kupplung 601 wird immer in gleicher Weise und im gleichen Zeitraum ohne die Berücksichtigung weiterer Kriterien durchgeführt. Im Unterschied hierzu wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fahrerwunsch beim Zuschalten des Antriebsstrangs zum Antrieb der Hinterachse berücksichtigt. Vorzugsweise wird der Fahrerwunsch dabei aus der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer des Fahrzeugs abgeleitet. Wird das Gaspedal schneller bzw. um einen größeren Weg gedrückt, wird eine höhere erwünschte Fahrdynamik mit dem Fahrerwunsch korreliert. Demgegenüber wird bei einer weniger starken oder keiner Betätigung des Gaspedals eine geringere Fahrdynamik und damit ein höherer Komfortanspruch beim Zuschalten des Antriebsstrangs als Fahrerwunsch abgeleitet. In Abhängigkeit von der aus dem Fahrerwunsch ermittelten Fahrdynamik wird dann die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 unterschiedlich erhöht, um bei geringer Fahrdynamik (d.h. hohem Komfortanspruch) eine langsame Befüllung der Kupplung und bei hoher Fahrdynamik (d.h. geringem Komfortanspruch) eine schnelle Befüllung der Kupplung zu bewirken.
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3 zeigt ein Diagramm analog zu 2, bei dem das Hochfahren der elektrischen Maschine im Falle einer geringen Fahrdynamik und damit einem hohen Komfortanspruch über die entsprechenden durchgezogenen Linien D‘ und DK‘ angedeutet sind. D‘ repräsentiert wiederum die Drehzahl der elektrischen Maschine und DK‘ den Hydraulikdruck der Kupplung. Die Drehzahl D und der Hydraulikdruck DK aus 2 sind in 3 als gepunktete Linien wiedergegeben. Wie man aus 3 erkennt, wird die Drehzahl D‘ der elektrischen Maschine nunmehr im Vergleich zur Drehzahl D mit einem flacheren Gradienten auf eine Zieldrehzahl N‘ erhöht, welche unter der Leerlaufdrehzahl LD der Brennkraftmaschine liegt. Die Drehzahl N‘ ist dabei derart festgelegt, dass immer noch ein ausreichender Systemdruck im Hydraulikfluidkreislauf zum Befüllen der Kupplung vorhanden ist. In der hier beschriebenen Ausführungsform liegt der niedrigstmögliche Wert der Drehzahl N‘ im Bereich von etwa 400 Umdrehungen pro Minute, wohingegen die Leerlaufdrehzahl LD im Bereich von etwa 600 Umdrehungen pro Minute liegt. Aufgrund des flacheren Anstiegs der Drehzahl D‘ erfolgt die Befüllung der Kupplung mit geringerem Befülldruck BD’ und somit über einen längeren Zeitraum, d.h. das Einkuppeln findet zu einem späteren Zeitpunkt statt. Durch das langsamere Hochfahren der elektrischen Maschine ist für den Fahrer kein Anlaufruck der Maschine zu spüren, so dass der von ihm gewünschte hohe Komfortanspruch bei gleichzeitig wenig Spontanität beim Zuschalten des Antriebsstrangs erreicht wird.
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Im Vergleich zu 3 zeigt 4 ein Szenario, bei dem der Fahrer eine höhere Fahrdynamik und damit einen geringeren Komfortanspruch und eine höhere Spontanität beim Zuschalten des Antriebsstrangs zum Antrieb der Hinterachse wünscht. Die Drehzahl der elektrischen Maschine und die Befüllung der Kupplung sind dabei durch entsprechende durchgezogene D‘‘ bzw. DK‘‘ angedeutet. Zum Vergleich sind in 4 die Drehzahl D’ bzw. Befüllung DK’ für das Szenario der 3 durch gepunktete Linien angedeutet. Wie man aus 4 erkennt, fährt die Drehzahl D‘‘ im Vergleich zu der Drehzahl D‘ mit einem wesentlich steileren Gradienten auf ein wesentlich höheres Drehzahlniveau N‘‘. Demzufolge wird die Befüllung der Kupplung mit höherem Befülldruck BD‘‘ und in wesentlich kürzerer Zeit bewirkt, d.h. der Antriebsstrang wird zum Antrieb der Hinterachse mit deutlich höherer Spontanität zugeschaltet.
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Wie sich aus den obigen Ausführungen ergibt, wird erfindungsgemäß beim Befüllen der Kupplung des Antriebsstrangs in geeigneter Weise die vom Fahrer erwünschte Fahrdynamik berücksichtigt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird darüber hinaus beim Einlegen eines Gangs im Doppelkupplungsgetriebe beim Stillstand des Fahrzeugs eine Strategie verwendet, welche sicherstellt, dass der Gang möglichst schnell eingelegt wird. Eine solche Variante ist in dem schematischen Diagramm der 5 wiedergegeben.
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Im unteren Teil der 5 ist wiederum die Drehzahl D bzw. D‘ der elektrischen Maschine 3 bei einer Anforderung zum Gangeinlegen bei Stillstand des Fahrzeugs und ausgeschalteter elektrischer Maschine sowie ausgeschalteter Brennkraftmaschine angedeutet. Die gestrichelte Linie D zeigt dabei die Drehzahl für das Gangeinlegen basierend auf einer herkömmlichen Betriebsstrategie, wohingegen die Linie D‘ den zeitlichen Verlauf der Drehzahl basierend auf einer erfindungsgemäßen Betriebsstrategie wiedergibt. Mit der Drehzahl der elektrischen Maschine ist eine entsprechende Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes verbunden. Die Drehzahl der Eingangswelle für die Motordrehzahl D bzw. D‘ ist dabei durch die Linie DE bzw. DE‘ angedeutet. Im Unterschied zu den vorangegangenen Diagrammen der 2 bis 4 ist im oberen Teil der 5 die Schaltstangenposition für einen herkömmlichen Gangeinlegevorgang durch die gestrichelte Linie PO und für einen erfindungsgemäßen Gangeinlegevorgang durch die durchgezogene Linie PO‘ angedeutet. Durch die zeitlichen Abschnitte SY bzw. SY‘ ist die entsprechende Zeitspanne zur Synchronisierung des Getriebes für einen herkömmlichen Gangeinlegevorgang bzw. einen erfindungsgemäßen Gangeinlegevorgang angedeutet.
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Beim Gangeinlegen muss die elektrische Maschine hochlaufen, um ausreichend Systemdruck im Hydraulikfluidkreislauf bereitzustellen, denn der Hydraulikfluidkreislauf bewirkt neben der oben beschriebenen Befüllung der Kupplung auch das Einlegen des Gangs. Dabei besteht das Problem, dass beim Hochlaufen der elektrischen Maschine durch die Schleppmomente an der Kupplung die zu synchronisierende Eingangswelle (trotz geöffneter Kupplung) hochgeschleppt wird und im Rahmen der Synchronisierung wieder auf Drehzahl Null abgebremst werden muss, was durch die Linie DE wiedergegeben ist. Dies führt zu einer relativ langen Synchronisationszeit SY.
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Um diese Synchronisationszeit zu verkürzen, wird erfindungsgemäß beim Einlegen eines Gangs die Drehzahl D‘ der elektrischen Maschine mit einem geringeren zeitlichen Gradienten auf ein Niveau N‘ eingestellt, welches deutlich unter dem Niveau der Leerlaufdrehzahl LD der Brennkraftmaschine liegt, jedoch immer noch so groß ist, dass ausreichend Systemdruck im Hydraulikfluidkreislauf zum Einlegen des Gangs bereitgestellt wird. Als Konsequenz erreicht die Eingangswelle des Getriebes eine geringe Drehzahl DE‘, so dass das Abbremsen der Eingangswelle im Rahmen der Durchführung der Synchronisierung wesentlich schneller ablaufen kann. Dies ist mit einer wesentlich geringeren Synchronisationszeit SY‘ verbunden.
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Nach dem Einlegen des Gangs gemäß dem Szenario der 5 kann anschließend das Befüllen der Kupplung erfolgen, wie es im Vorangegangenen anhand von 3 und 4 beschrieben wurde. Erfolgt die Befüllung nicht unmittelbar nach Einlegen des Gangs, wird die Drehzahl der elektrischen Maschine wieder auf Null gefahren und dann unter Berücksichtigung der erwünschten Fahrdynamik erhöht. Ebenso ist es möglich, dass die Drehzahl ausgehend von dem Niveau nach Einlegen des Gangs wiederum unter Berücksichtigung des Fahrerwunschs beibehalten oder geeignet erhöht wird, um hierdurch je nach gewünschter Spontanität die Befüllung der Kupplung zu bewirken.
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6 zeigt ein Diagramm analog zu 5, welches das Gangeinlegen im Fahrbetrieb (z.B. bei Beendigung eines Segelbetriebs) verdeutlicht. Dabei bezeichnet die durchgezogene Linie D die Drehzahl der elektrischen Maschine und mit der gepunkteten Linie DE ist die Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes angedeutet. Der Drehzahlwert der Synchrondrehzahl, die zum Einlegen des entsprechenden Gangs benötigt wird, ist durch die gestrichelte Linie SYD wiedergegeben. Im oberen Teil des Diagramms der 6 ist wiederum die Position PO der Schaltstange dargestellt. Wie sich aus 6 ergibt, wird die Drehzahl D der elektrischen Maschine mit einem hohen Gradienten sehr schnell auf die Synchrondrehzahl SYD gestellt, wodurch die Eingangswelle ebenfalls auf die Synchrondrehzahl gebracht wird, wie durch die Linie DE angedeutet ist. Demzufolge kann eine Synchronisierung des Getriebes und damit das Einlegen des Gangs in sehr kurzer Zeit bewirkt werden. Die entsprechende Zeitspanne zur Synchronisierung ist wiederum durch SY angedeutet.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wiesen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann in einem Fahrzeugantriebsstrang mit Brennkraftmaschine, elektrischer Maschine sowie einer Kupplung, welche über eine einzelne Hydraulikpumpe mittels der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine betätigt wird, ein Schließen der Kupplung in Abhängigkeit von einer vom Fahrer gewünschten Fahrdynamik erfolgen. Das Verhalten des Antriebsstrangs und damit des Fahrzeugs wird somit spezifisch an die Fahrerwünsche angepasst. Darüber hinaus kann in einer speziellen Ausführungsform ferner auch der Vorgang des Gangeinlegens durch eine entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschine im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Abtrieb
- 5
- Kupplungselement
- 6
- Getriebeeinrichtung
- 601
- Kupplung
- 7
- Hydraulikpumpe
- SP
- Motorstartphase
- D, D‘, D‘‘
- Drehzahl der elektrischen Maschine
- LD
- Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine
- DK, DK‘, DK‘‘
- Hydraulikdruck der Kupplung
- BF
- Befüllvorgang
- SD
- Kupplungssolldruck
- BD, BD‘, BD‘‘
- Kupplungsfülldruck
- N, N‘, N‘‘
- Drehzahlniveau der elektrischen Maschine
- SY, SY‘
- Synchronisationszeit
- PO, PO‘
- Schaltstangenposition
- SYD
- Synchrondrehzahl
- DE, DE‘
- Drehzahl der Getriebeeingangswelle
- n
- Drehzahl
- p
- Druck
- s
- Weg, Position
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008040667 A1 [0003]
- DE 102008044272 A1 [0004]
