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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs.
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Aus Hybridfahrzeugen sind Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, die mehrere Antriebsaggregate, ein Getriebe und einen Abtrieb aufweisen. Dabei ist es bekannt, dass das erste Antriebsaggregat auf eine erste Getriebewelle des Getriebes einwirkt, wobei ein zweites Antriebsaggregat auf eine andere, zweite Getriebewelle des Getriebes einwirkt, und wobei eine Getriebeausgangswelle, die von der ersten Getriebewelle, auf die das erste Antriebsaggregat einwirkt, und von der zweiten Getriebewelle, auf die das zweite Antriebsaggregat einwirkt, verschieden ist. Beim ersten Antriebsaggregat handelt es sich vorzugsweise um einen Verbrennungsmotor und beim zweiten Antriebsaggregat vorzugsweise um eine elektrische Maschine, die motorisch und generatorisch betrieben werden kann. Das Getriebe eines solchen Antriebsstrangs umfasst mehrere Schaltelemente, wobei in jedem eingelegten Gang des Getriebes eine erste Anzahl von Schaltelementen geschlossen und eine zweite Anzahl von Schaltelementen geöffnet ist. Zur Ausführung eines Gangwechsels im Getriebe von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang wird ein im Ist-Gang geschlossenes und im Ziel-Gang geöffnetes Schaltelement geöffnet und einem im Ist-Gang geöffnetes und im Ziel-Gang geschlossenes Schaltelement geschlossen. Dann, wenn es sich hierbei um reibschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel um Bremsen oder Kupplungen handelt, kann das Öffnen und Schließen der beteiligten Schaltelemente im schlupfenden Betrieb derselben erfolgen. Im schlupfenden Betrieb stehen jedoch Reibmomente bzw. Schleppmomente, die sich negativ auf den Verbrauch des Kraftfahrzeugs auswirken. In Getrieben von Kraftfahrzeugen kommen daher zunehmend formschlüssige Schaltelemente, zum Beispiel Klauenschaltelemente, zum Einsatz, bei denen im Betrieb keine Reibmomente anfallen. Zum Öffnen eines derartigen formschlüssigen Schaltelements muss dasselbe jedoch lastfrei gestellt werden, um dasselbe öffnen zu können. Zum Schließen eines solchen formschlüssigen Schaltelements ist eine Synchronisierung des jeweiligen Schaltelements erforderlich, das heißt dass eine Differenzdrehzahl an Schaltelementhälften des jeweiligen formschlüssigen Schaltelements vor dem Schließen abgebaut werden muss. Dies ist bislang nur in unzureichendem Maß möglich.
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Die
DE 10 2012 007 622 A1 offenbart ein Verfahren zur Durchführung einer Schaltung in einem Getriebe eines Antriebsstrangs, bei welchem ein als Verbrennungsmotor ausgebildetes erstes Antriebsaggregat einen Generator betreibt, der über eine Leistungselektronik an eine Motor-Getriebe-Einheit gekoppelt ist. Die Motor-Getriebe-Einheit umfasst ein als elektrische Maschine ausgebildetes zweites Antriebsaggregat und ein Getriebe, wobei das Getriebe als Planetengetriebe ausgeführt ist.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird das für den Ziel-Gang zu öffnende Schaltelement über einen momentgeregelten Betrieb des ersten Antriebsaggregats und über einen momentgeregelten Betrieb des zweiten Antriebsaggregats lastfrei gestellt, wobei anschließend das lastfrei gestellte Schaltelement geöffnet wird, wobei darauffolgend die Drehzahl des ersten Antriebsaggregats und die Drehzahl des zweiten Antriebsaggregats an den Ziel-Gang über einen drehzahlgeregelten Betrieb des ersten Antriebsaggregats und/oder über einen drehzahlgeregelten Betrieb des zweiten Antriebsaggregats angepasst werden, sodass das für den Ziel-Gang zu schließende Schaltelement des Getriebes synchronisiert wird, und wobei anschließend das zu schließende Schaltelement geschlossen wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welchem zum Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements die beiden auf unterschiedliche Getriebewellen einwirkenden Antriebsaggregate momentgeregelt betrieben werden, und bei welchem bei der Drehzahlanpassung der Drehzahlen des beiden Antriebsaggregate an den Ziel-Gang und zum Schließen des zu schließenden Schaltelements mindestens eines der Antriebsaggregate drehzahlgeregelt betrieben wird, kann ein Gangwechsel im Getriebe des Antriebsstrangs, insbesondere unter Beteiligung von ausschließlich formschlüssigen Schaltelementen, besonders vorteilhaft ausgeführt werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden zum Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements für das erste und das zweite Antriebsaggregat Zielmomente berechnet, mit Hilfe derer unter Aufrechterhaltung eines Fahrerwunschmoments am Abtrieb das zu öffnende Schaltelement lastfrei gestellt werden kann, wobei überprüft wird, ob mindestens eines dieser Zielmomente eine Momentgrenze des jeweiligen Antriebsaggregats verletzt, wobei dann, wenn festgestellt wird, dass keines der Zielmomente eine Momentgrenze verletzt, das erste und zweite Antriebsaggregat momentgeregelt auf das jeweilige Zielmoment unter Aufrechterhaltung des Fahrerwunschmoments am Abtrieb geführt werden, wohingegen dann, wenn, festgestellt wird, dass mindestens eines der Zielmomente eine Momentgrenze verletzt, das zu öffnende Schaltelement unter Bereitstellung eines Abtriebsmoments, welches vom Fahrerwunschmoment abweicht, lastfrei gestellt wird. Diese Vorgehensweise ist zum Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements bevorzugt.
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Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird dann, wenn zur Synchronisierung des zu schleißendes Schaltelements ausschließlich eines der Antriebsaggregate drehzahlgeregelt betrieben wird, dass jeweils andere Antriebsaggregat momentgeregelt betrieben wird. Insbesondere dann, wenn das zweite Antriebsaggregat auf eine Welle einer Planetenstufe des Getriebes einwirkt und demnach während der Schaltungsausführung die beiden Antriebsaggregate leistungsverzweigt sind, ist es zur Synchronisierung des zu schließenden Schaltelements ausreichend, wenn eines der Antriebsaggregate drehzahlgeregelt betrieben wird.
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Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird bei der Synchronisierung des zu schleißendes Schaltelements dem oder jedem drehzahlgeregelt betriebenen Antriebsaggregat ein vom Ziel-Gang abhängiges Vorsteuermoment als regelungstechnische Störgröße überlagert. Durch diese Überlagerung des Vorsteuermoments kann der Drehzahlregler des oder jedes drehzahlgeregelt betriebenen Antriebsaggregats entlastet werden.
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Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 10 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen 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:
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1 ein Schema eines Antriebsstrangs;
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2 ein erstes Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 ein zweites Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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4 ein drittes Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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5 ein viertes Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs.
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1 zeigt ein Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt zum Einsatz kommt. So umfasst der Antriebsstrang der 1 zwei Antriebsaggregate 1, 2, ein Getriebe 3 und einen Abtrieb 4. Das Getriebe 3 umfasst eine Planetenstufe 5.
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Die beiden Antriebsaggregate 1, 2 wirken auf unterschiedliche Getriebewellen des Getriebes 3 ein, nämlich das erste Antriebsaggregat 1 auf eine erste Getriebewelle 6 und das zweite Antriebsaggregat 2 auf eine zweite Getriebewelle 7.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim ersten Antriebsaggregat 1 um einen Verbrennungsmotor, der auf die erste Getriebewelle 6 einwirkt, bei welcher es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um die Getriebeeingangswelle des Getriebes 3 handelt.
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Beim zweiten Antriebsaggregat 2 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine elektrische Maschine, die auf die zweite Getriebewelle 7 des Getriebes 3 einwirkt, wobei die zweite Getriebewelle 7 im gezeigten Ausführungsbeispiel von der Planetenstufe 5 bereitgestellt wird, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel von einem Hohlrad derselben.
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Eine Getriebeausgangswelle 8 des Getriebes 3 wirkt auf einen Abtrieb 4 des Antriebsstrangs ein, um letztendlich am Abtrieb 4 ein Fahrerwunschmoment bereitzustellen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich beim ersten Antriebsaggregat 1 um ein getriebeexternes Antriebsaggregat und beim Antriebsaggregat 2 um ein getriebeinternes Antriebsaggregat.
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Gemäß 1 umfasst das Getriebe 3 mehrere Schaltelemente 9, wobei in 1 lediglich zwei Schaltelemente 9 exemplarisch gezeigt sind. So ist ein erstes Schaltelement 9 gemäß 1 zwischen die Getriebeeingangswelle 6 und die Planetenstufe 5 und ein zweites Schaltelement 9 zwischen die Planetenstufe 5 und die Getriebeausgangswelle 8 geschaltet. Bei beiden Schaltelementen 9 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um formschlüssige Schaltelemente, zum Beispiel um Klauenschaltelemente.
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Zwischen das erste Antriebsaggregat 1 und die Getriebeeingangswelle 6 des Getriebes 3 ist im Ausführungsbeispiel der 1 eine Trennkupplung 10 geschaltet, die vorzugsweise als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist, wobei über die Trennkupplung das erste Antriebsaggregat 1 von der Getriebeeingangswelle 6 abgekoppelt werden kann. Die Trennkupplung 10 ist eine optionale Baugruppe und kann auch entfallen.
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1 zeigt weiterhin eine Steuerungseinrichtung 17, die im gezeigten Ausführungsbeispiel den Betrieb des ersten Antriebsaggregats 1 und des Getriebes 3 einschließlich des zweiten Antriebsaggregats 2 steuert und/oder regelt. Bei dieser Steuerungseinrichtung 17 handelt es sich vorzugsweise um eine Hybridsteuerungseinrichtung. So tauscht die Steuerungseinrichtung 17 gemäß den gestrichelten Pfeilen sowohl mit dem ersten Antriebsaggregat 1 als auch mit dem Getriebe 3 Daten aus, um den Betrieb des ersten Antriebsaggregats 1, des Getriebes 3 und des zweiten Antriebsaggregats 2 zu steuern und/oder zu regeln.
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Dann, wenn im Getriebe 3 ein Gang eingelegt ist, ist eine erste Anzahl von Schaltelementen 9 des Getriebes 3 geschlossen und eine zweite Anzahl von Schaltelementen 9 des Getriebes 3 geöffnet. Zur Ausführung eines Gangwechsels im Getriebe 3 von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang muss ein im Ziel-Gang geschlossenes Schaltelement 9 geöffnet und ein im Ist-Gang geöffnetes Schaltelement geschlossen werden, wobei die Erfindung Details zur Ausführung eines solchen Gangwechsels betrifft, nämlich insbesondere dann, wenn es sich bei den beteiligten Schaltelementen 9 um formschlüssige Schaltelemente handelt.
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Nach steuerungsseitiger Anforderung eines Gangwechsels, zum Beispiel durch die Steuerungseinrichtung 17 aufgrund einer in derselben implementierten Fahrstrategie bzw. Schaltstrategie, wird von der Steuerungseinrichtung 17 zunächst überprüft, ob die Schaltung bzw. der Gangwechsel grundsätzlich ausgeführt werden kann. Ist dies der Fall, so wird mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens begonnen, wohingegen dann, wenn die Schaltung nicht ausgeführt werden kann, die steuerungsseitige Schaltungsanforderung bzw. der steuerungsseitig angeforderte Gangwechsel steuerungsseitig ignoriert wird.
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Ist die Schaltung grundsätzlich ausführbar, so wird das im Ist-Gang geschlossene und im Ziel-Gang geöffnete Schaltelement 9 zunächst über einen momentengeregelten Betrieb des ersten Antriebsaggregats 1 und über einen momentengeregelten Betrieb des zweiten Antriebsaggregats 2 lastfrei gestellt. Über diesen momentengeregelten Betrieb der beiden Antriebsaggregate 1, 2 wird das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei gestellt, und zwar vorzugsweise derart, dass am Abtrieb 4 ein Abtriebsmoment bereitgestellt wird, welches dem Fahrerwunschmoment entspricht bzw. dem Fahrerwunschmoment so nahe wie möglich kommt.
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Anschließend wird das lastfrei gestellte, zu öffnende Schaltelement 9 geöffnet. Zum Öffnen des lastfrei gestellten Schaltelements 9 wird vorzugsweise so vorgegangen, dass das Schaltelement 9 dann zum Öffnen angesteuert wird, wenn dasselbe lastfrei ist.
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Alternativ ist es möglich, das zu öffnende Schaltelement 9 bereits zum Öffnen anzusteuern, wenn dasselbe noch nicht vollständig lastfrei ist, sodass das Schaltelement 9 sofort öffnet, sobald dasselbe lastfrei ist.
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Ferner ist es möglich, nach dem Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements und beim Ansteuern desselben zum Öffnen das Moment am zu öffnenden Schaltelement 9 über einen entsprechenden Betrieb der Antriebsaggregate 1 und 2 so zu verändern, dass sich bezüglich des Moments am zu öffnenden Schaltelement 9 ein Vorzeichenwechsel ausbildet, sodass am zu öffnenden Schaltelement 9 ein Flankenwechsel erfolgt, über welchen letztendlich das Schaltelement 9 sicher und zuverlässig geöffnet werden kann.
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Das ordnungsgemäße Öffnen des zu öffnenden Schaltelements 9 kann dabei über einen am Schaltelement 9 verbauten Sensor überwacht werden.
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Nach dem Öffnen des für den Ziel-Gang des auszuführenden Gangwechsels zu öffnenden Schaltelements 9 werden darauffolgend die Drehzahl des ersten Antriebsaggregats 1 und die Drehzahl des zweiten Antriebsaggregats 2 an den Ziel-Gang des auszuführenden Gangwechsels über einen drehzahlgeregelten Betrieb des ersten Antriebsaggregats 1 und/oder über einen drehzahlgeregelten Betrieb des zweiten Antriebsaggregats 2 angepasst, sodass das für den Ziel-Gang zu schließende Schaltelement 9 des Getriebes 3 synchronisiert wird. Dabei ist es möglich, ausschließlich eines der beiden Antriebsaggregate 1, 2 drehzahlgeregelt und das jeweils andere Antriebsaggregat momentgeregelt zu betreiben. Es können auch beide Antriebsaggregate 1 zur Synchronisierung des für den Ziel-Gang zu schließenden Schaltelements 9 drehzahlgeregelt betrieben werden. Insbesondere dann, wenn wie im gezeigten Ausführungsbeispiel das zweite Antriebsaggregat 2 auf eine von einer Planetenstufe 5 bereitgestellte Getriebewelle 7 einwirkt und bei Ausführung des Gangwechsels die Antriebsaggregate 1 und 2 leistungsverzweigt sind, ist es ausreichend, eines der beiden Antriebsaggregate 1, 2 drehzahlgeregelt zu betreiben.
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Sobald das für den Ziel-Gang zu schließende Schaltelement 9 synchronisiert wurde, wird dasselbe geschlossen, indem dasselbe von der Steuerungseinrichtung 17 zum Schließen angesteuert wird.
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Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der 2, 3, 4 und 5 beschrieben.
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2 zeigt dabei mehrere zeitliche Kurvenverläufe, die sowohl das Öffnen des zu öffnenden Schaltelements 9 als auch das Schließen des zu schließenden Schaltelements 9 visualisieren.
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3 bis 5 zeigen Zeitdiagramme, die Besonderheiten beim Öffnen des zu öffnenden Schaltelements 9 betreffen.
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In 2 verdeutlicht der Kurvenverlauf 11 den zeitlichen Verlauf des Abtriebsmoments am Abtrieb 4 des Antriebsstrangs. Der Kurvenverlauf 12 verdeutlicht den zeitlichen Momentverlauf des ersten Antriebsaggregats 1, der Kurvenverlauf 13 den zeitlichen Momentverlauf des zweiten Antriebsaggregats 2 und der Kurvenverlauf 14 den Momentverlauf am zu öffnenden Schaltelement 9. Der Kurvenverlauf 20 verdeutlicht einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl am Abtrieb 4. Der Kurvenverlauf 18 verdeutlicht den zeitlichen Drehzahlverlauf des ersten Antriebsaggregats 1 und der Kurvenverlauf 19 den zeitlichen Drehzahlverlauf des zweiten Antriebsaggregats 2. Der Kurvenverlauf 21 verdeutlicht den zeitlichen Verlauf der Differenzdrehzahl des für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelements 9. Der Kurvenverlauf 22 verdeutlicht den Schaltzustand des für den Gangwechsel zu öffnenden Schaltelements 9 und der Kurvenverlauf 23 den Schaltzustand des für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelements 9, wobei ein Zustand 0 einem geöffnetem Schaltelement und ein Zustand 1 einem geschlossenen Schaltelement entspricht.
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Zum Zeitpunkt t0 liegt in 2 bei Fahrt eine steuerungsseitige Schaltungsanforderung vor, die ausgeführt werden kann. Die Steuerungseinrichtung 17 berechnet dann zum Zeitpunkt t0 für das erste Antriebsaggregat 1 und das zweite Antriebsaggregat 2 jeweils Zielmomente, mit Hilfe derer unter Aufrechterhaltung des Fahrerwunschmoments am Abtrieb 4 das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei gestellt werden kann. Im Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass das Fahrerwunschmoment konstant bleibt, sodass demnach auch das Abtriebsmoment 4 fahrerwunschseitig konstant bleibt.
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Anschließend wird überprüft, ob die ermittelten Zielmomente, die dem Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements 9 unter Aufrechterhaltung des Fahrerwunschmoments am Abtrieb 4 dienen, eine Momentgrenze des jeweiligen Antriebsaggregats 1 bzw. 2 verletzen. 3, die ein Detail der Momentverläufe 12, 13 und 14 gemäß 2 zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 zeigt, verdeutlicht entsprechende Momentgrenzen 15, 16 für die Antriebsaggregate 1, 2, nämlich für das erste Antriebsaggregat 1 eine obere Momentgrenze 15 und für das zweite Antriebsaggregat 2 eine untere Momentgrenze 16.
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Dann, wenn festgestellt wird, dass keines der zuvor berechneten Zielmomente für die beiden Antriebsaggregate 1, 2 eine Momentgrenze verletzt, werden das erste Antriebsaggregat 1 und das zweite Antriebsaggregat 2 momentgeregelt auf das jeweilige Zielmoment geführt, nämlich zwischen den Zeitpunkten t0 und t1, sodass demnach die Antriebsaggregate 1, 2 zum Zeitpunkt t1 das jeweilige Zielmoment bereitstellen, sodass zum Zeitpunkt t1 gemäß dem Kurvenverlauf 14 das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei gestellt ist, nämlich unter Aufrechterhaltung des Fahrerwunschmoments am Abtrieb 4 (siehe Kurvenverlauf 11).
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Sollte festgestellt werden, dass mindestens eines der zuvor ermittelten Zielmomente der beiden Antriebsaggregate 1, 2 eine entsprechende Momentgrenze des jeweiligen Antriebsaggregats 1, 2 verletzt, so wird das zu öffnende Schaltelement 9 ebenfalls lastfrei gestellt, und zwar unter Bereitstellung eines Abtriebsmoments am Abtrieb 4, welches vom Fahrerwunschmoment abweicht. Hierauf wird unten unter Bezugnahme auf 4 und 5 noch im Detail eingegangen.
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Zum Zeitpunkt t1 der 2 liegt demnach ein lastfrei gestelltes, zu öffnendes Schaltelement 9 vor, sodass zum Zeitpunkt t1 gemäß dem Kurvenverlauf 22 das zu öffnende Schaltelement 9 geöffnet wird.
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Beginnend mit dem Zeitpunkt t1 erfolgt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 die Synchronisierung des zu schließenden Schaltelements 9, nämlich gemäß 1 ein Abbau der Differenzdrehzahl 21 am zu schließenden Schaltelement 9, wozu, wie bereits oben ausgeführt, mindestens eines der beiden Antriebsaggregate 1, 2 drehzahlgeregelt betrieben wird.
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Hierbei werden zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 die Drehzahlen 18, 19 des ersten Antriebsaggregats 1 und des zweiten Antriebsaggregats 2 auf eine an den Ziel-Gang angepasste Drehzahl geführt, wobei, wie bereits ausgeführt, eines oder auch beide Antriebsaggregate 1, 2 drehzahlgeregelt betrieben werden. Wird nur eines der Antriebsaggregate 1, 2 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 drehzahlgeregelt betrieben, so wird das jeweils andere Antriebsaggregat momentgeregelt betrieben, um an demselben das beim Öffnen des zu öffnenden Schaltelements wirksame Moment konstant zu halten.
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Für das drehzahlgeregelt zu betreibende Antriebsaggregat wird eine Ziel-Drehzahl für die Drehzahlregelung generiert, auf welche das jeweilige Antriebsaggregat entlang einer Drehzahlrampe geführt wird. Bei der Drehzahlregelung wird vorzugsweise der Drehzahlregelung im Sinne einer regelungstechnischen Störgröße ein Vorsteuermoment überlagert, welches basierend auf dem Abtriebsmoment im Ziel-Gang berechnet wird. Dies dient der Unterstützung bzw. Entlastung der Drehzahlregelung, wobei das Vorsteuermoment vorzugsweise derart bestimmt wird, dass während der Ausführung der Schaltung am Abtrieb 4 das Fahrerwunschmoment bereitgestellt wird.
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Wie ausgeführt, können auch beide Antriebsaggregate 1, 2 während der Zeitpunkt t1 und t2 drehzahlgeregelt mit entsprechender Überlagerung eines Vorsteuermoments betrieben werden.
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Insbesondere dann, wenn das Antriebsaggregat 2 auf eine von einer Planetenstufe 5 des Getriebes 3 bereitgestellte Getriebewelle 7 einwirkt, ist es auch möglich, ausschließlich eines der Antriebsaggregate 1, 2 drehzahlgeregelt und das andere Antriebsaggregat momentgeregelt zu betreiben, da in diesem Fall die beiden Antriebsaggregate 1 und 2 während der Schaltungsausführung leistungsverzweigt betrieben werden. Vorzugsweise wird in diesem Fall ausschließlich das zweite Antriebsaggregat 2, das auf die von der Planetenstufe 5 bereitgestellte Getriebewelle 7 einwirkt, drehzahlgeregelt betrieben, wohingegen das Antriebsaggregat 1, welches auf die Getriebeeingangswelle 6 einwirkt, momentengeregelt betrieben wird, um so an demselben ein für die Drehzahlregelung unterstützendes Moment auszugeben, sodass letztendlich die Ziel-Drehzahl für den Ziel-Gang schneller erreicht werden kann.
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Zum Zeitpunkt t2 ist die Synchronisierung des zu schließenden Schaltelements 9 abgeschlossen, sodass zum Zeitpunkt t2 gemäß dem Kurvenverlauf 23 das zuvor geöffnete Schaltelement geschlossen werden kann. Sobald das zu schließende Schaltelement 9 geschlossen ist, wird die Drehzahlregelung an dem oder jedem drehzahlgeregelt betriebenen Antriebsaggregat beendet und das Verfahren ist abgeschlossen. Nach Abschluss der Schaltung können beide Antriebsaggregate 1, 2 wieder die Momente bereitstellen, die dieselben vor Ausführung des Gangwechsels bereitgestellt haben, jedoch unter der Prämisse, dass am Abtrieb 4 das Fahrerwunschmoment bereitgestellt werden soll.
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In 2, 3 ist vor dem Zeitpunkt t0 das für den Gangwechsel zu öffnende Schaltelement 9 des Getriebes 3 geschlossen. Zum Zeitpunkt t0 werden steuerungsseitig für die beiden Antriebsaggregate 1 und 2 Zielmomente berechnet, mit Hilfe derer unter Aufrechterhaltung des Fahrerwunschmoments am Abtrieb 4 das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei gestellt werden kann. Es wird dann überprüft, ob mindestens einer dieser Zielmomente eine Momentgrenze des jeweiligen Antriebsaggregats 1, 2 verletzt. Im Beispiel der 2, 3 wird exemplarisch davon ausgegangen, dass zum Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements 9 das Moment am ersten Antriebsaggregat 1 gemäß dem Kurvenverlauf 12 auf ein definiertes Zielmoment erhöht und gemäß dem Kurvenverlauf 13 das Moment am zweiten Antriebsaggregat 2 auf ein definiertes Zielmoment reduziert werden muss, wobei in 2, 3 für keines dieser Zielmomente eine Momentgrenze des jeweiligen Antriebsaggregats 1, 2 verletzt wird. Das Zielmoment für das erste Antriebsaggregat 1 ist gemäß den Kurvenverläufen 12, 15 demnach kleiner als die obere Momentgrenze 15 des ersten Antriebsaggregats 1, wohingegen das Zielmoment für das zweite Antriebsaggregat 2 gemäß den Kurvenverläufen 13, 16 größer als die untere Momentgrenze 16 für das zweite Antriebsaggregat 2 ist. Daher können, beginnend mit dem Zeitpunkt t0, beide Antriebsaggregate 1, 2, ausgehend von dem jeweiligen vor dem Zeitpunkt t0 bereitgestellten Moment momentgeregelt auf das jeweilige Zielmoment geführt werden, welches die Antriebsaggregate 1, 2 gemäß den Kurvenverläufen 12, 13 der 2 zum Zeitpunkt t1 erreicht haben. Zum Zeitpunkt t1 ist dann gemäß dem Kurvenverlauf 14 das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei, wobei gemäß dem Kurvenverlauf 11 hierbei das Abtriebsmoment konstant bleibt, also das Fahrerwunschmoment am Abtrieb 4 aufrechterhalten wird.
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Gemäß 2, 3 erfolgt die Momentregelung der Antriebsaggregate 1, 2 auf ihre Zielmomente entlang linearer Drehmomentrampen zwischen den Zeitpunkten t0 und t1. Die Steigungen dieser Drehmomentrampen sind dabei nicht identisch, vielmehr sind die Steigungen der Drehmomentrampen für die beiden Antriebsaggregate 1, 2 vom Übersetzungsverhältnis des Getriebes für die beiden Antriebsaggregate 1, 2 abhängig, nämlich derart, dass bei der Momentregelung der Antriebsaggregate 1, 2 entlang der Drehmomentrampen das Abtriebsmoment 11 am Abtrieb 4 bei konstantem Fahrerwunschmoment konstant bleibt.
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4 zeigt eine Variante, in welcher beim Lastfreistellen des für den Gangwechsel zu öffnenden Schaltelements eines der Zielmomente die Momentgrenze des jeweiligen Antriebsaggregats verletzt, nämlich gemäß 4 das Zielmoment des ersten Antriebsaggregats 1. In dem Fall, in dem mindestens eines der Zielmomente die Momentgrenze des jeweiligen Antriebsaggregats 1, 2 verletzt, werden zunächst beide Antriebsaggregate 1, 2 unter Aufrechterhaltung des Fahrerwunschmoments am Abtrieb 4 und damit unter Konstanthaltung des Abtriebsmoments 11 zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 in Richtung auf ihre zuvor ermittelten Zielmomente geführt, nämlich entlang linearer Drehmomentrampen momentgeregelt, und zwar so lange, bis zum Zeitpunkt t11 das erste Antriebsaggregat 1 bzw. das vom ersten Antriebsaggregat 1 bereitgestellte Moment 11 die Drehmomentgrenze 15 erreicht. Dabei sind die Steigungen dieser Drehmomentrampen wiederum nicht identisch, vielmehr sind die Steigungen der Drehmomentrampen für die beiden Antriebsaggregate 1, 2 vom Übersetzungsverhältnis des Getriebes für die beiden Antriebsaggregate 1, 2 abhängig, nämlich derart, dass bei der Momentregelung der Antriebsaggregate 1, 2 entlang der Drehmomentrampen das Abtriebsmoment 11 am Abtrieb 4 bei konstantem Fahrerwunschmoment zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 konstant bleibt. Ab dem Zeitpunkt t11 wird nachfolgend das vom ersten Antriebsaggregat 1 bereitgestellte Moment konstant gehalten und das Moment des zweiten Antriebsaggregats 2 wird gemäß dem Kurvenverlauf 13 zwischen den Zeitpunkten t11 und t12 weiter reduziert, und zwar entlang einer linearen Drehmomentrampe mit gegenüber der zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 gültigen Drehmomentrampe abgeflachter Steigung, und zwar auf ein angepasstes Zielmoment, mit Hilfe dessen gemäß dem Kurvenverlauf 14 bei konstantem Moment des ersten Antriebsaggregats 1 zum Zeitpunkt t12 das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei gestellt wird.
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Hierbei reduziert sich gemäß dem Kurvenverlauf 11 zwischen den Zeitpunkten t11 und t12 das am Abtrieb 4 bereitgestellte Abtriebsmoment, das zu öffnende Schaltelement 9 wird demnach derart lastfrei gestellt, dass das am Abtrieb 4 bereitgestellte Abtriebsmoment vom Fahrerwunschmoment abweicht, jedoch demselben so weit wie möglich entspricht. Um die Änderung des Abtriebsmoments 11 am Abtrieb 4 für den Fahrer so wenig wie möglich spürbar zu gestalten, ist der Gradient der Drehmomentrampe, über den das vom zweiten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Moment in Richtung auf das Zielmoment geführt wird, zwischen den Zeitpunkten t11 und t12 geringer als zwischen den Zeitpunkten t10 und t11. Zum Zeitpunkt t12 wird das lastfrei gestellte Schaltelement 9 geöffnet und es wird in in 2 beschrieben mit dem Verfahren ab Zeitpunkt t1 der 2 fortgefahren.
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5 zeigt eine Variante, bei welcher nicht nur eines der Antriebsaggregate 1, 2 die entsprechende Momentgrenze verletzt, sondern vielmehr beide Antriebsaggregat 1, 2 ihre entsprechenden Momentgrenzen verletzen. So soll in 5 wiederum zum Zeitpunkt t20 ein Schaltmoment 9 des Getriebes 3 für einen Gangwechsel geöffnet werden, wobei dann wiederum für beide Antriebsaggregate 1, 2 diejenigen Zielmomente berechnet werden, die unter Aufrechterhaltung des Fahrerwunschmoments 11 am Abtrieb 4 zum Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements 9 benötigt werden. Beginnend mit dem Zeitpunkt t20 werden die an den Antriebsaggregaten 1, 2 bereitgestellten Momente 12, 13 entlang linearer Drehmomentrampen momentgeregelt in Richtung auf die jeweiligen Zielmomente geführt, und zwar so lange, bis in 5 wiederum das erste Antriebsaggregat 1 zuerst die entsprechende Momentgrenze erreicht. Dabei sind die Steigungen dieser Drehmomentrampen nicht identisch, vielmehr sind die Steigungen der Drehmomentrampen für die beiden Antriebsaggregate 1, 2 vom Übersetzungsverhältnis des Getriebes für die beiden Antriebsaggregate 1, 2 abhängig, nämlich derart, dass das Abtriebsmoment 11 am Abtrieb 4 bei konstantem Fahrerwunschmoment zwischen den Zeitpunkten t20 und t21 konstant bleibt. Darauffolgend wird in Übereinstimmung zur 4 zwischen den Zeitpunkten t21 und t22 das Moment am ersten Antriebsaggregat 1 konstant gehalten und das Moment 13 am zweiten Antriebsaggregat 2 entlang einer linearen Drehmomentrampe mit abgeflachter Steigung weiter in Richtung auf ein angepasstes Zielmoment geführt, wobei sich zwischen den Zeitpunkten t21 und t22 das Abtriebsmoment 11 ändert.
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In 5 erreicht zum Zeitpunkt t22 auch das zweite Antriebsaggregat 2 bzw. das vom zweiten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Moment 13 seine entsprechende Momentgrenze 16, sodass beginnend zum Zeitpunkt t22 für beide Antriebsaggregate 1, 2 neue Zielmomente bestimmt werden, mit Hilfe derer das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei gestellt werden kann, und zwar unter Bereitstellung eines Abtriebsmoments 11 am Abtrieb 4, welches nicht dem Fahrerwunschmoment entspricht, jedoch demselben so nahe wie möglich kommt. 5 zeigt, dass die von den Antriebsaggregaten 1, 2 bereitgestellten Momente 12, 13 auch zwischen den Zeitpunkten t22 und t23 entlang linearer Drehmomentrampen momentgeregelt auf die neu ermittelten Zielmomente geführt werden, wobei zum Zeitpunkt t23 das zu öffnende Schaltelement 9 lastfrei ist. Zum Zeitpunkt t12 wird das lastfrei gestellte Schaltelement 9 geöffnet und es wird in 2 beschrieben mit dem Verfahren ab Zeitpunkt t1 der 2 fortgefahren.
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In 2 bis 5 wird jeweils exemplarisch das Moment des ersten Antriebsaggregats 1 erhöht und das Moment des zweiten Antriebsaggregats 2 reduziert, wenn dieselben auf ihre Zielmomente momentgeregelt geführt werden. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass das Moment am ersten Antriebsaggregat 1 reduziert und das Moment am zweiten Antriebsaggregat 2 erhöht wird. In 4 und 5 wird dann, wenn mindestens ein Antriebsaggregat hinsichtlich des Zielmoments eine Momentgrenze erreicht bzw. verletzt, das Antriebsmoment am Abtrieb 4 reduziert. Im Unterschied hierzu ist es jedoch auch möglich, dass sich dann beim Lastfreistellen des zu öffnenden Schaltelements 9 das Abtriebsmoment am Abtrieb 4 erhöht.
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Wie bereits ausgeführt, wurde in den Ausführungsbeispielen der 2 bis 5 davon ausgegangen, dass das Fahrerwunschmoment konstant ist. Im Unterschied hierzu kann sich jedoch das Fahrerwunschmoment während der Ausführung des Gangwechsels ändern. In diesem Fall werden dann die Zielmomente für die Antriebsaggregate 1 und 2 entsprechend abhängig vom neuen Fahrerwunschmoment angepasst, und zwar wiederum unter der Berücksichtigung der Momentgrenzen für die Antriebsaggregate 1, 2, und zwar mit dem Ziel, dass während der Ausführung des Gangwechsels das am Abtrieb 4 bereitgestellte Antriebsmoment dem Fahrerwunschmoment entspricht oder demselben so nahe wie möglich kommt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung 17 zur Durchführung des Verfahrens. Die Steuerungseinrichtung 17 umfasst Mittel zur Durchführung des Verfahrens, wobei es sich bei diesen Mitteln um hardwareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel handelt. Bei den hardwareseitigen Mitteln handelt es sich um Schnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen. Weiterhin handelt es sich bei den hardwareseitigen Mitteln um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und um einen Speicher zur Datenspeicherung. Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Steuerungseinrichtung 17 um eine Hybridsteuerungseinrichtung, die sowohl der Ansteuerung des Verbrennungsmotors 1 als auch des Getriebes 3 inklusive der elektrischen Maschine 2 dient. Im Unterschied hierzu kann es sich bei der Steuerungseinrichtung 17 auch um eine Getriebesteuerungseinrichtung handeln, die dann über Schnittstellen mit dem Getriebe 3 und der elektrischen Maschine 2 unmittelbar Daten austauscht, und die mit einer Motorsteuerungseinrichtung, die der Steuerung und/oder Regelung des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 dient, zur mittelbaren Beeinflussung des Verbrennungsmotors 1 Daten austauscht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Antriebsaggregat
- 2
- zweites Antriebsaggregat
- 3
- Getriebe
- 4
- Abtrieb
- 5
- Planetenstufe
- 6
- erste Getriebewelle/Getriebeeingangswelle
- 7
- zweite Getriebewelle
- 8
- Getriebeausgangswelle
- 9
- Schaltelement
- 10
- Trennkupplung
- 11
- Abtriebsmomentverlauf
- 12
- Momentverlauf erstes Antriebsaggregat
- 13
- Momentverlauf zweites Antriebsaggregat
- 14
- Momentverlauf zu öffnendes Schaltelement
- 15
- obere Momentgrenze erstes Antriebsaggregat
- 16
- untere Momentgrenze zweites Antriebsaggregat
- 17
- Steuerungseinrichtung
- 18
- Drehzahlverlauf erstes Antriebsaggregat
- 19
- Drehzahlverlauf zweites Antriebsaggregat
- 20
- Abtriebsdrehzahlverlauf
- 21
- Differenzdrehzahlverlauf zu schließendes Schaltelement
- 22
- Schaltzustand zu öffnendes Schaltelement
- 23
- Schaltzustand zu schließendes Schaltelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012007622 A1 [0003]
