DE102015221502A1 - Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang - Google Patents

Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang Download PDF

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Stefan Renner
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Johannes GLÜCKLER
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Abstract

Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang für ein Hybridgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle (4) und einem zweiten Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (5) und einer Ausgangswelle (3), wobei das Getriebe (1) einen Direktgang aufweist und mit einer elektrischen Maschine (2) und einem Planetenradsatz als Planetenstufe (PG2) verbunden ist, wobei mit dem Sonnenrad (SR2) der Planetenstufe die elektrische Maschine (2) verbunden ist und der Steg (ST2) der Planetenstufe (PG2) mit der ersten Getriebeeingangswelle (4) verbunden ist und das Hohlrad (HR2) der Planetenstufe über ein Schaltelement (S6) der Planetenstufe schaltbar in einer zweiten Schaltstellung (J) mit einem Gehäuseteil oder in einer ersten Schaltstellung (I) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) verbunden werden kann, wobei ein höchster Gang des ersten Teilgetriebes eingelegt wird, das Schaltelement (S6) der Planetenstufe aus der zweiten Schaltstellung (J) ausgelegt wird und in seine erste Schaltstellung (I) gebracht wird, um die elektrische Maschine (2) für das elektrodynamische Fahren vorzubereiten, wobei anschließend ein Schaltelement für den Direktgang (S3) ausgelegt wird indem die elektrische Maschine (2) und der Verbrennungsmotor eine Lastanpassung vornehmen ohne das Abtriebsdrehmoment an der Ausgangswelle (3) zu verändern, wobei nun eine dynamische Drehmomentanpassung erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang für ein Hybridgetriebe entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein bevorzugter Betriebspunkt bei Fernverkehrs-LKW ist der Direktgang im Getriebe, weil dieser ohne Wälzverluste an Verzahnungen arbeitet und daher einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Bei einem Hybridantrieb kann im Schubbetrieb z. B. bei Bergabfahrt elektrische Energie zurückgewonnen werden und in einer Batterie gespeichert werden (Rekuperation). Bei einem anschließenden Zugbetrieb z. B. in der Ebene kann die gespeicherte Energie mit der elektrischen Maschine wieder in den Antriebsstrang eingespeist werden. Dazu findet beim Stand der Technik eine sogenannte Betriebspunktabsenkung am Verbrennungsmotor statt, bei der das Verbrennungsmotormoment abgesenkt wird und die elektrische Maschine das fehlende Moment elektromotorisch auffüllt. Nachteilig hierbei ist, dass sich der spezifische Verbrauch beim Verbrennungsmotor durch die Lastpunktabsenkung verschlechtert. Eine alternative Lösung aus dem Stand der Technik sieht vor, dass der Verbrennungsmotor ganz abgeschaltet wird und die elektrische Maschine alleine die Fahrleistung erbringt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Häufigkeit der Verbrennungsmotorstarts erhöht wird und dass am Verbrennungsmotor angebundene Nebenaggregate während dem Stillstand des Verbrennungsmotors nicht betrieben werden. Zudem ist die elektrische Maschine ggf. nicht leistungsfähig genug, um die benötigte Fahrleistung alleine zu erbringen.
  • Aus dem Dokument DE 10 2010 063 582 A1 ist eine Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, sowie eine Antriebsstrang und ein Verfahren zum Betreiben derselben bekannt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein erstes Schaltelement, durch welches ein Element eines Planetengetriebes in einer ersten Schaltstellung an eine zweite Getriebeeingangswelle eines zweiten Teilgetriebes koppelbar ist und in einer zweiten Schaltstellung gehäusefest arretierbar ist. Die zweite Getriebeeingangswelle ist dabei mit einem Verbrennungsmotor verbunden bzw. verbindbar. Das Element eines Planetengetriebes ist dabei ein Hohlrad. Ist das Hohlrad also mit der zweiten Getriebeeingangswelle mit dem Verbrennungsmotor verbunden, ist ein elektrodynamisches Anfahren (EDA) und elektrodynamisches Schalten (EDS) möglich. Ist das Hohlrad mit dem Gehäuse verbunden, hat die elektrische Maschine eine feste Übersetzung und der Antriebsstrang besitzt die Funktion des getriebeinternen integrierten Startergenerator (ISG). Über ein zweites Schaltelement, welches als Überbrückungsschaltelement dient, können beide Teilgetriebe miteinander gekoppelt werden.
  • Außerdem offenbart das Dokument ein Verfahren zur Umschaltung zwischen den beiden Modi unter Last. Wenn das zweite Schaltelement geschlossen oder geöffnet ist und im ersten Teilgetriebe ein Gang eingelegt ist, wird zum Umschalten des ersten Schaltelements von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung zunächst die elektrische Maschine vorzugsweise vollständig lastfrei gemacht und deren Last vollständig oder teilweise auf den Verbrennungsmotor verlagert, darauffolgend wird die erste Schaltstellung lastfrei ausgelegt und anschließend über die elektrische Maschine das erste Schaltelement bezogen auf die zweite Schaltstellung synchronisiert und darauffolgend die zweite Schaltstellung lastfrei eingelegt, wobei der Verbrennungsmotor bei geschlossenem zweiten Schaltelement über das erste Teilgetriebe und bei geöffnetem zweiten Schaltelement über das zweite Teilgetriebe an einer Getriebeausgangswelle des Getriebes ein Moment bereitstellt.
  • Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird nach einem Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang gesucht, welches die genannten Nachteile des spezifischen Verbrauchs beim Verbrennungsmotor, der Häufigkeit der Verbrennungsmotorstarts und des Betriebs der Nebenaggregate ausgehend vom Verbrennungsmotor verbessert.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus der Figur.
  • Als Beispielsradsatz wird ein Getriebe verwendet, welches ein zwei parallel geschaltete Teilgetriebe umfassendes Hauptgetriebe aufweist, sowie eine Ausgangswelle und zwei zumindest die Elemente Steg, Sonnenrad und Hohlrad aufweisende Planetengetriebe. Jedes Teilgetriebe weist dabei eine Getriebeeingangswelle auf, wobei eine erste Getriebeeingangswelle für ein erstes Teilgetriebe als Hohlwelle und eine zweite Getriebeeingangswelle für ein zweites Teilgetriebe als Vollwelle ausgeführt ist. Ein erstes Planetengetriebe schließt als Bereichsgruppe an das Hauptgetriebe an. Eine Bereichsgruppe dient der Verdopplung der Gangzahl des Hauptgetriebes, wobei zwei Bereiche geschaltet werden können, ein schneller und ein langsamer Bereich. Dafür umfasst das Getriebe ein Bereichsgruppenschaltelement, welches das Hohlrad der Bereichsgruppe entweder mit einer Ausgangswelle koppelt oder gehäusefest arretiert. In der ersten Schaltstellung, in der das Hohlrad mit dem Gehäuse verbunden ist, entsteht eine langsame Übersetzung und in einer zweiten Schaltstellung, in der das Hohlrad mit der Ausgangswelle gekoppelt ist und damit mit dem Planetenrad verblockt ist, wird eine schnelle Übersetzung hergestellt. Das Hauptgetriebe umfasst eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte und eine fünfte Radebene und ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Schaltelement, wobei das dritte Schaltelement zur Schaltung des Direktgangs vorgesehen ist. Ein zweites Planetengetriebe ist zwischen einer elektrischen Maschine und der ersten Getriebeeingangswelle als Planetenstufe vorgesehen. Die fünfte Radebene bildet die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes und kann mit Hilfe des vierten Schaltelements in einer seiner Schaltstellungen an den Steg der Bereichsgruppe gekoppelt werden. Über die Vorgelegewelle kann die elektrische Maschine damit die Zugkraft stützen, indem das Drehmoment direkt von der Vorgelegewelle über die Abtriebskonstante auf den Steg der Bereichsgruppe und damit auf die mit dem Steg der Bereichsgruppe verbundene Ausgangswelle übertragen wird, während das fünfte Schaltelement lastfrei wird und umgeschaltet werden kann. Der Aufbau der Bereichsgruppe sowie das Konzept mit schaltbarer Abtriebskonstante sind dabei für die vorliegende Erfindung unerheblich und nur als Beispielsradsatz aufgeführt, um die Erfindung zu verdeutlichen. Es könnte z. B. genauso auch ein Radsatz mit zwei Abtriebskonstanten verwendet werden.
  • Das vierte Schaltelement verbindet in einer ersten Schaltstellung die fünfte Radebene des Hauptgetriebes, die Abtriebskonstante, mit der Hauptwelle. Damit ist die Vorgelegewelle über die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes mit der Hauptwelle und der Sonne des Planetengetriebes der Bereichsgruppe verbunden.
  • Das Getriebe umfasst ein sechstes doppelwirkendes Schaltelement, das Schaltelement der Planetenstufe, welches in einer ersten Schaltposition die zweite Getriebeeingangswelle mit dem Hohlrad der Planetenstufe koppelt und in einer zweiten Schaltstellung das Hohlrad der Planetenstufe gehäusefest arretiert. Wenn das Hohlrad mit der Planetenstufe gekoppelt ist, kann die Planetenstufe als Überlagerungsgetriebe wirken. Ein Antrieb der zweiten Getriebeeingangswelle ist am Hohlrad der Planetenstufe angebunden, die elektrische Maschine an der Sonne der Planetenstufe und der Steg der Planetenstufe an der ersten Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes. In der zweiten Schaltstellung des sechsten Schaltelements wirkt die Planetenstufe als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine. Dadurch kann die elektrische Maschine kostengünstig mit weniger Drehmoment, dafür aber höherer Drehzahl ausgelegt werden.
  • Das Hauptgetriebe umfasst mindestens eine Vorgelegewelle. Es kann aber auch als leistungsgeteiltes Zweivorgelegewellengetriebe ausgeführt werden. Alle Zahnräder auf der Vorgelegewelle sind als Festräder ausgeführt. Bei der Ausführungsvariante mit zwei Vorgelegewellen, werden beide Vorgelegewellen mit jeweils einem Festrad pro Radebene des Hauptgetriebes ausgeführt.
  • Das Hauptgetriebe ist als 5-Gang-Radsatz, mit fünf Radebenen, mit zwei Teilgetrieben und einer Teilgetriebekopplung ausgeführt. Die fünfte Radebene bildet dabei wie beschrieben die Abtriebskonstante. Alle Radebenen sind als Vorwärtsgangradebenen ausgebildet und ein Rückwärtsgang wird über eine Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine erzeugt.
  • Das erste Teilgetriebe ist der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet, welche als Hohlwelle ausgeführt ist. Das zweite Teilgetriebe ist der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet, welche als Vollwelle ausgeführt ist. Dem zweiten Teilgetriebe ist auch der Direktgang zugeordnet, bei dem der Kraftfluss nicht über die Vorgelegewelle bzw. Vorgelegewellen geführt wird. Die beiden Teilgetriebe können durch das Schaltelement für den Direktgang gekoppelt werden, so dass teilweise die Gänge der Teilgetriebe vom jeweils anderen Teilgetriebe genutzt werden können. Dadurch ist auch eine Koppelung der zwei Antriebe möglich, ohne dass dabei ein Drehmoment zur Ausgangswelle geführt wird. Außerdem können bedingt durch die zwei Teilgetriebe, die beiden Antriebe mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Damit können für beide Antriebe jeweils fahrsituationsabhängig geeignete Betriebspunkte gewählt werden. Die elektrische Maschine kann aber auch teilweise oder ganz still stehen, um Nulllastverluste zu vermeiden.
  • Alle Schaltelemente im Hauptgetriebe sind als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgeführt. Alle Schaltelemente des Hauptgetriebes und des ersten Planetengetriebes, der Bereichsgruppe, sind als doppeltwirkende Schaltelemente ausgeführt, was bedeutet, dass sie zwei Betätigungsrichtungen in eine erste und in eine zweite Schaltstellung aufweisen. Sie können aber auch in eine dritte geöffnete Schaltstellung gebracht werden, eine Neutralstellung, in der weder die erste noch die zweite Schaltstellung betätigt wird und durch das Schaltelement keine Bauteile verbunden werden.
  • Die Koppelung von Bauteilen des Getriebes mit dem Gehäuse kann auch durch die Koppelung mit einem gehäusefesten Bauteil bzw. einem Gehäuseteil oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes umgesetzt werden.
  • Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem erfindungsgemäßen Getriebe einen Verbrennungsmotor als zweiten Antrieb, sowie ein mit Rädern des Hybridfahrzeugs verbundenes Achsgetriebe auf, wobei die zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes ständig mit dem Verbrennungsmotor verbunden oder verbindbar ist und die Ausgangswelle des Getriebes mit dem Achsgetriebe antriebswirksam verbunden ist. Eine Trennkupplung für den Verbrennungsmotor kann verwendet werden, ist aber zum rein elektrischen Fahren nicht notwendig, da die zweite Getriebeeingangswelle durch Öffnen von Schaltelementen abgekoppelt werden kann.
  • Um nun ausgehend vom verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Fahren vorzugsweise im Direktgang im elektrodynamischen Direktgang, auch Overdrive genannt, fahren zu können, wird als Zielgang zuerst der höchste Teilgetriebegang des ersten Teilgetriebes eingelegt. Dazu erfolgt ein Lastabbau an der elektrischen Maschine sofern Last vorhanden ist, wobei der Verbrennungsmotor die Last übernimmt. Anschließend kann das sechste Schaltelement, das Schaltelement der Planetenstufe, aus seiner zweiten Schaltstellung (ISG-Modus) ausgelegt werden und durch aktives Synchronisieren über die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine in seine erste Schaltstellung (EDA-Modus) gebracht werden. Die elektrische Maschine ist nun für das elektrodynamische Fahren vorbereitet.
  • Der Zielzustand des Verbrennungsmotors ist nun, das Schaltelement für den Direktgang lastfrei zu bekommen und auszulegen. Dazu gilt folgende Gleichgewichtsbedingung für das Abtriebsmoment an der Planetenstufe, also an der ersten Getriebeeingangswelle:
    Figure DE102015221502A1_0002
    TVM steht dabei für das Drehmoment des Verbrennungsmotors, io für die Lehrlaufdrehzahl, und TEM für das Drehmoment der elektrischen Maschine. Um das Schaltelement für den Direktgang zu lösen, müssen die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor eine Lastanpassung vornehmen ohne das Abtriebsdrehmoment an der Ausgangswelle zu verändern. Das Drehmoment wird nun sukzessive über den höchsten Gang des ersten Teilgetriebes umgeleitet und über die Abtriebskonstante der Ausgangswelle zugeführt. Das Summenantriebsmoment am Steg der Planetenstufe, also an der ersten Getriebeeingangswelle ist nun um den Stufensprung 10 > 9 geringer als im Direktgang. Bisher ist das Verfahren eine reine Lastpunktverschiebung, also der Verbrennungsmotor ändert lediglich sein Drehmoment und nicht seine Drehzahl. Dabei gilt folgende Gleichgewichtsbedingung für die Drehzahl von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor:
    Figure DE102015221502A1_0003
    nSteg steht dabei für die Drehzahl am Steg der Planetenstufe, nEM für die Drehzahl der elektrischen Maschine, i0 für die Leerlaufdrehzahl und iVM für die Drehzahl des Verbrennungsmotors. Um nun die Betriebspunktverschiebung, also Last- und Drehzahlabsenkung, am Verbrennungsmotor durchzuführen und die Abtriebsdrehzahl sowie das Abtriebsmoment konstant zu halten erfolgt eine dynamische Drehmomentanpassung um die Drehzahländerung herbei zu führen. Nach dem Erreichen der Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine gilt wieder die Drehmomentgleichgewichtsbedingung.
  • Die Zeit und auch der Lastgrad in der diese Betriebspunktverschiebung ausgeführt wird, können durch den bekannten Energieinhalt im elektrischen Energiespeicher sowie die vorausschauende Fahrstrategie bestimmt werden. Es kann nur in den Grenzen der elektrischen Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine gefahren werden. Ändert sich die Fahrleistungsanforderung oder der Energiegehalt im Speicher geht zur Neige, kann der Direktgang auch durch Drehzahlverstellung des Verbrennungsmotors geschaltet werden. Dabei ist die Zieldrehzahl die Drehzahl der Ausgangswelle, wobei das Schaltelement für den Direktgang anschließend in seiner Schaltstellung zur Schaltung des Direktgangs geschlossen werden kann. Es kann auch ein anderer Gang geschaltet werden, indem als Zieldrehzahl die Drehzahl der ersten Getriebeeingangswelle eingesetzt wird und anschließend ein weiteres Schaltelement zur Koppelung der Getriebeeingangswellen betätigt wird. Dabei wird die erste Getriebeeingangswelle mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden. Dies entspricht einem Blockumlauf der Planetenstufe. Je nach Zieldrehzahl kann ein entsprechender Gang, z. B. der neunte Gang gewählt werden.
  • Um nun zu einem erhöhten Verbrennungsmotordrehmoment mit direktem Abtrieb über die zweite Getriebeeingangswelle zu gelangen, gilt wieder folgende Gleichgewichtsbedingung für die Drehzahl der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors:
    Figure DE102015221502A1_0004
    Unter Aufrechterhaltung des Abtriebsmoments und der Abtriebsdrehzahl wird die Drehzahländerung durch eine dynamische Drehmomentanpassung herbeigeführt, bis die zweite Getriebeeingangswelle, welche mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, mit der Synchrondrehzahl für das jeweilige Schaltelement dreht. Die Drehzahl wird nun durch die Drehmoment-Gleichgewichtsbedingung
    Figure DE102015221502A1_0005
    konstant gehalten, so dass das jeweilige Schaltelement eingelegt werden kann. Es folgt die Lastanpassung zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor bis zur vollständigen Übernahme durch den Verbrennungsmotor. Der Vorgang ist nun abgeschlossen. Der Verbrennungsmotor und auch die elektrische Maschine können unabhängig Last aufbauen oder abbauen. Weiterhin kann die elektrische Maschine im EDA-Modus bleiben oder zurück in den ISG-Modus wechseln.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert:
  • 1: beispielhaftes 10-Gang-Getriebe für ein erfindungsgemäßes Verfahren
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Getriebes 1 mit einer elektrischen Maschine 2, mit einem 5-Gang-Hauptgetriebe HG mit zwei Teilgetrieben, mit einer Ausgangswelle 3, einem ersten Planetengetriebe PG1 und einem zweiten Planetengetriebe PG2, die jeweils die Elemente Steg ST1, ST2, mindestens ein Planetenrad PR1, PR2, Sonnenrad SR1, SR2 und Hohlrad HR1, HR2 aufweisen. Das erste Planetengetriebe PG1 wird als Bereichsgruppe eingesetzt und schließt an die Hauptgruppe HG an. Das zweite Planetengetriebe PG2 wird als Planetenstufe zwischen der elektrischen Maschine 2 und der ersten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Die erste Getriebeeingangswelle 4 ist als Hohlwelle ausgeführt und einem ersten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Eine zweite Getriebeeingangswelle 5 ist als Vollwelle ausgeführt und dem zweiten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Das Hauptgetriebe HG umfasst eine erste Radebene R1, eine zweite Radebene R2, eine dritte Radebene R3, eine vierte Radebene R4 und eine fünfte Radebene R5 und ein erstes Schaltelement S1, eine zweites Schaltelement S2, ein drittes Schaltelement S3 und ein viertes Schaltelement S4. Die fünfte Radebene R5 bildet die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes HG. Alle Schaltelemente des Hauptgetriebes S1–S4 sind als doppeltwirkende zweiseitige Schaltelemente ausgebildet und können zwei unterschiedliche Elemente des Getriebes 1 mit einer Welle oder einem Getriebebauteil verbinden. Die erste Radebene R1 wird durch ein erstes Losrad 6 der ersten Getriebeeingangswelle 4 mit einem ersten Festrad 12 der Vorgelegewelle VW gebildet. Die zweite Radebene R2 wird durch ein Losrad 7 der ersten Getriebeeingangswelle 4 mit einem zweiten Festrad 13 der Vorgelegewelle VW gebildet. Die dritte Radebene R3 wird durch ein drittes Losrad 8 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und ein drittes Festrad 14 der Vorgelegewelle VW gebildet. Die vierte Radebene R4 wird durch ein viertes Losrad 9 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und ein viertes Festrad 15 auf der Vorgelegewelle VW gebildet. Die fünfte Radebene R5 wird durch ein fünftes Losrad 11 auf der Hauptwelle 10 und ein fünftes Festrad 16 auf der Vorgelegewelle VW gebildet. Die Hauptwelle 10 verläuft koaxial zu den Getriebeeingangswelle 4, 5 und der Ausgangswelle 3 und liegt zwischen der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und der Ausgangswelle 3. Die Vorgelegewelle VW verläuft parallel zur Achse der Getriebeeingangswellen 4, 5, der Hauptwelle 10 und der Ausgangswelle 3. Dabei kann das erste Schaltelement S1 in einer ersten Schaltstellung A die erste Radebene R1 oder in einer zweiten Schaltstellung B die zweite Radebene R2 mit der ersten Getriebeeingangswelle 4 verbinden. Das zweite Schaltelement S2 kann in einer ersten Schaltstellung C die erste Getriebeeingangswelle 4 oder in einer zweiten Schaltstellung D die dritte Radebene R3 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 verbinden. Das zweite Schaltelement S2 dient damit in der ersten Schaltstellung C der Teilgetriebekopplung. Das dritte Schaltelement S3 kann in einer ersten Schaltstellung E die vierte Radebene R4 oder in einer zweiten Schaltstellung F die Hauptwelle 10 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 koppeln. In der zweiten Schaltstellung F kann damit ein Direktgang geschaltet werden, wobei Drehmoment von der zweiten Getriebeeingangswelle 5 über die Hauptwelle 10 und das erste Planetengetriebe PG1 auf die Ausgangswelle 3 übertragen wird. In diesem Beispiel sind der fünfte und der zehnte Gang als Direktgang ausgeführt. Das vierte Schaltelement S4 kann in einer ersten Schaltstellung G die Hauptwelle 10 oder in einer zweiten Schaltstellung H den Steg ST1 des ersten Planetenradgetriebes PG1 mit der fünften Radebene R5 verbinden. Die Abtriebskonstante, die fünfte Radebene R5 des Hauptgetriebes HG, kann damit über ein einziges Schaltelement, das vierte Schaltelement S4, entweder an die Sonne SR1 oder an den Steg ST1 des ersten Planetengetriebes PG1 gekoppelt werden, da die Hauptwelle 10 direkt mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetengetriebes verbunden ist. Durch die dadurch mögliche Koppelung der elektrischen Maschine 2 über die Abtriebskonstante an den Steg ST1 des ersten Planetengetriebes PG1, wird das fünfte Schaltelement S5 lastfrei und kann umgeschaltet werden. Die elektrische Maschine 2 stützt also über die Vorgelegewelle VW die Zugkraft, so dass die Bereichsgruppe PG1 zugkraftunterstützt geschaltet werden kann. Ein weiterer Vorteil der Koppelung der elektrischen Maschine 2 an den Steg ST1 ist, dass die Drehzahl der Vorgelegewelle VW beim Fahren im Direktgang abgesenkt werden kann, um Schleppverluste an Lager und Dichtungen zu reduzieren. Jedes der Schaltelemente S1–S4 kann auch in neutral geschaltet werden, so dass es keines der genannten Elemente miteinander verbindet.
  • Das Getriebe 1 umfasst eine Bereichsgruppe in Form eines ersten Planetengetriebes PG1. Die Bereichsgruppe PG1 dient der Verdopplung der Gangzahlen des Hauptgetriebes HG. Dafür kann durch ein fünftes Schaltelement S5, welches der Bereichsgruppe PG1 zugeordnet ist, in einer ersten Schaltstellung L das Hohlrad HR1 des ersten Planetengetriebes PG1 mit einem gehäusefesten Bauteil 17 bzw. einem Gehäuseteil oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes 1 verbunden werden. Dadurch wird ein langsamer Bereich gebildet. In einer zweiten Schaltstellung S des fünften Schaltelements S5 kann das Hohlrad HR1 des ersten Planetengetriebes PG1 mit der Ausgangswelle 3 und damit auch mit dem Steg ST1 des ersten Planetengetriebes PG1 verbunden werden. Der Steg ST1 ist drehfest mit der Ausgangswelle 3 verbunden. Damit werden die Bauteile Steg ST1 und Hohlrad HR1 in der zweiten Schaltstellung S des Schaltelements S5 miteinander verblockt und bilden einen schnellen Bereich.
  • Das zweite Planetengetriebe PG2 wird als Planetenstufe zwischen einer elektrischen Maschine 2 und der ersten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Die elektrische Maschine 2 besitzt einen Stator 18, welcher drehfest mit einem gehäusefesten Bauteil 17 bzw. einem Getriebegehäuse des Getriebes 1 oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes 1 verbunden ist, sodass der Stator 18 keine Drehzahl annehmen kann. Ein drehbar gelagerter Rotor 19 der elektrischen Maschine 2 ist mit einer als Sonnenrad SR2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ausgebildeten Planetenradsatzwelle der Planetenstufe PG2 drehfest verbunden. Der Steg ST2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ist drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 4 verbunden. Das Hohlrad HR2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ist über ein sechstes Schaltelement S6, welches dem zweiten Planetengetriebe PG2 zugeordnet ist, in einer ersten Schaltstellung I mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 verbindbar und in einer zweiten Schaltstellung J des sechsten Schaltelements S6 gehäusefest arretierbar. In der ersten Schaltstellung I des sechsten Schaltelements S6 kann die Planetenstufe PG2 als Überlagerungsgetriebe wirken. In der zweiten Schaltstellung J des sechsten Schaltelements 56 wirkt die Planetenstufe PG2 als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine 2. Dadurch kann die elektrische Maschine 2 kostengünstig mit weniger Drehmoment, dafür aber einer höheren Drehzahl ausgelegt werden.
  • Durch die Anordnung der elektrischen Maschine 2 mit der Planetenstufe PG2 an der ersten Getriebeeingangswelle 4 ist die elektrische Maschine 2 dem ersten Teilgetriebe zugeordnet. Die zweite Getriebeeingangswelle 5 wird ebenfalls durch einen hier nicht dargestellten zweiten Antrieb angetrieben. Da dies in der Regel ein Verbrennungsmotor ist, wird im weiteren Dokument von einem Verbrennungsmotor als zweiten Antrieb gesprochen. Der Verbrennungsmotor ist damit mit dem zweiten Teilgetriebe verbunden bzw. verbindbar. Jedem Teilgetriebe sind über die zugeordneten Radebenen R1–R5 auch schaltbare Gänge zugeordnet. Die erste Radebene R1 und die zweite Radebene R2 des Hauptgetriebes HG sind der ersten Getriebeeingangswelle 4 und damit auch dem ersten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Damit ist ein rein elektrisches Fahren über die zwei Gänge möglich, die über die zwei Radebenen R1 und R2 gebildet werden. Dabei muss ein Element der Planetenstufe PG2 gehäusefest arretiert sein. Durch die Bereichsgruppe PG1 entstehen dabei vier schaltbare rein elektrische Gänge. Die Rückwärtsfahrt ist durch eine Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine 2 möglich. Eine Trennkupplung für den Verbrennungsmotor ist zum rein elektrischen Fahren nicht notwendig, da die zweite Getriebeeingangswelle 5 durch das Öffnen des zweiten und dritten Schaltelements S2, S3 abgekoppelt werden kann. Die dritte Radebene R3 und die vierte Radebene R4 des Hauptgetriebes HG sind der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und damit auch dem zweiten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Die fünfte Radebene R5 dient als Abtriebskonstante für beide Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG. Durch die Teilgetriebekoppelung über das zweite Schaltelement S2 in der ersten Schaltstellung C können der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine 2 die Gänge des jeweils anderen Teilgetriebes trotzdem nutzen. Dadurch, dass das zweite Schaltelement S2 als Doppelschaltelement, doppeltwirkendes zweiseitiges Schaltelement, ausgeführt ist, kann die elektrische Maschine 2 allerdings die dritte Radebene R3 des Hauptgetriebes HG nicht nutzen.
  • Durch die zwei Teilgetriebe können Verbrennungsmotor und elektrische Maschine 2 mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Damit können für den Verbrennungsmotor und für die elektrische Maschine 2 jeweils fahrsituationsabhängig geeignete Betriebspunkte gewählt werden. Die elektrische Maschine 2 kann teilweise auch ganz abgekoppelt werden und stillstehen und damit Nullastverluste vermeiden. Ein Abkoppeln der elektrischen Maschine 2 ist über das erste und das zweite Schaltelement S1 und S2 möglich, welche die erste Getriebeeingangswelle 4 nicht mit einem weiteren Bauteil verbinden dürfen, sowie dem sechsten Schaltelement S6, welches das Hohlrad HR2 der Planetenstufe nicht mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 koppeln darf.
  • Durch die Teilgetriebekoppelung über das zweite Schaltelement S2 in der Schaltstellung C kann der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine 2 verbunden werden, ohne dass ein Drehmoment zur Ausgangswelle 3 geleitet wird. Dabei sind zumindest das erste Schaltelemente S1 und das dritte Schaltelement S3 des Hauptgetriebes HG nicht betätigt, sondern in einer neutralen Stellung. Dadurch kann der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine 2 gestartet werden oder es kann in Neutral, d. h. unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit, also auch im Stillstand, Strom erzeugt werden. Dabei treibt der Verbrennungsmotor die elektrische Maschine 2 an. Die elektrische Maschine 2 arbeitet generatorisch.
  • Die 1 zeigt lediglich die obere Hälfte des zur Achse der Getriebeeingangswellen 4, 5, der Hauptwelle 10 und der Ausgangswelle 3 symmetrischen Radsatzes des Getriebes 1. Die Spiegelung an dieser Achse führt zu einer Variante mit zwei Vorgelegewellen VW, die zur Leistungsteilung dienen. Der Radsatz ist aber funktional identisch in der Ausführungsvariante mit nur einer Vorgelegewelle VW. Dies bedeutet, dass die Vorgelegewelle VW inklusive der zugehörigen Festräder 12, 13, 14, 15, 16 nicht gespiegelt werden.
  • Mit der Ausführungsform der 1 lässt sich eine unter EDA, Elektrodynamisches Anfahren, bekannte Anfahrfunktion umsetzen. Die elektrische Maschine 2 kann dabei rein oder nur zur Unterstützung des Verbrennungsmotors zum Anfahren und Beschleunigen verwendet werden. Bei einem rein elektrischen Anfahren kann über das als Konstantübersetzung wirkende zweite Planetengetriebe PG2 ein erhöhtes Anfahrmoment bereitgestellt werden. Um elektrodynamisch anfahren zu können, muss das sechste Schaltelement S6 in seiner ersten Schaltstellung I sein. Wenn sich das sechste Schaltelement S6 in der ersten Schaltstellung I befindet, befindet sich das Getriebe 1 im EDA-Modus. Im Weiteren muss ein Gang des ersten Teilgetriebes, welcher der ersten Getriebeeingangswelle 4 zugeordnet ist, eingelegt sein und das zweite Teilgetriebe neutral, ohne Übertragung von Drehmoment, geschaltet sein. Der erste Gang G1 des Getriebes 1 wird in 1 der ersten Radebene R1 zugeordnet. Die erste Radebene R1 ist dabei dem ersten Teilgetriebe zugeordnet. Damit kann zum elektrodynamischen Anfahren das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A verwendet werden und im weiteren Kraftfluss kann für den ersten Gang G1 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G sein und das fünfte Schaltelement S5 in seiner ersten Schaltstellung L. Damit ist im ersten Gang G1 ein Kraftfluss von der ersten Getriebeeingangswelle 4 über die erste Radebene R1, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, die Hauptwelle 10 und die Bereichsgruppe PG1 im langsamen Bereich vorbereitet. Bei Fahrzeugstillstand dreht der Verbrennungsmotor z. B. mit der Leerlaufdrehzahl und die elektrische Maschine 2 dreht rückwärts, so dass der Steg ST2 der Planetenstufe PG2 still steht. Die Drehmomentverhältnisse an der Planetenstufe PG2 sind konstant. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors und das Drehmoment der elektrischen Maschine 2 addieren sich am Steg ST2 der Planetenstufe PG2. Während des elektrodynamischen Anfahrens ändert sich die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 bis hin zum Blockumlauf an der Planetenstufe PG2. Das Anfahren kann beendet werden, indem das zweite Schaltelement S2 in dessen erste Schaltstellung C gebracht wird, und die Planetenstufe PG2 damit verblockt wird.
  • Wird das Getriebe 1 im EDA-Modus betrieben, ist als Lastschaltfunktion ein Elektrodynamisches Schalten (EDS) möglich. Dabei bleibt im EDA-Modus das sechste Schaltelement S6 in seiner ersten Schaltstellung I. Ein dem ersten Teilgetriebe und damit der ersten Getriebeeingangswelle 4 zugeordneter Gang muss eingelegt sein. Dieser dient als Stützgang, über den der Kraftfluss während der Lastschaltung geleitet wird. Der Stützgang kann identisch sein mit dem Ist-Gang oder einem Ziel-Gang. Es kann aber auch ein weiterer Gang des ersten Teilgetriebes verwendet werden. Das Schaltverfahren beginnt mit einer Lastübernahmephase. Dabei werden am Verbrennungsmotor und an der elektrischen Maschine 2 die Drehmomente so eingestellt, dass es der Standgetriebeübersetzung der Planetenstufe PG2 entspricht. Dadurch gibt es nur noch einen Kraftfluss über den Steg ST2 der Planetenstufe PG2 und den Stützgang. Alle anderen Schaltelemente werden lastfrei. Die lastfrei gewordenen Schaltelemente des Ist-Gangs werden ausgelegt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine 2 werden so geregelt, dass das einzulegende Schaltelement des Ziel-Gangs synchron wird. Ist eine Synchronität hergestellt, wird das Schaltelement des Zielgangs eingelegt. Damit ist der Schaltvorgang abgeschlossen und die Last an der elektrischen Maschine 2 kann bedarfsweise abgebaut werden. Das EDS-Schaltverfahren, hat den Vorteil, dass das zuschaltende Schaltelement des Zielgangs durch das Zusammenspiel der elektrischen Maschine 2 und des Verbrennungsmotors synchronisiert wird, wobei die elektrische Maschine 2 sehr gut regelbar ist. Ein weiterer Vorteil des EDS-Schaltverfahrens ist, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine 2 am zweiten Planetengetriebe PG2 summieren.
  • Mit der Ausführungsform der 1 lässt sich ebenfalls eine unter ISG, Integrierter Startergenerator, bekannte Funktion umsetzen, bei der der Verbrennungsmotor über die elektrische Maschine 2 gestartet und beschleunigt werden kann und die elektrische Maschine 2 auch als Generator verwendet werden kann. Im ISG-Modus befindet sich das sechste Schaltelement S6 in seiner zweiten Schaltstellung J und verbindet das Hohlrad HR2 mit einem gehäusefesten Bauteil 17. Auch ein rein elektrisches Fahren ist im ISG-Modus möglich, wobei das Hohlrad HR2 der Planetenstufe PG2 gehäusefest arretiert ist und die elektrische Maschine 2 ein Drehmoment auf den Steg ST2 der Planetenstufe PG2 überträgt.
  • Um nun ausgehend von verbrennungsmotorischem bzw. hybridischem Fahren vorzugsweise im direkten Gang, dem zehnten Gang (drittes und fünftes Schaltelement jeweils in zweiter Schaltstellung F und S geschlossen) im elektrodynamischen Direktgang fahren zu können, wird als Zielgang der elektrischen Maschine 2 zuerst der höchste Teilgetriebegang, der neunte Gang, des ersten Teilgetriebes eingelegt, wobei das sechste Schaltelement S6 sich in seiner zweiten Schaltstellung J befindet, das erste Schaltelement S1 sich in seiner zweiten Schaltstellung B befindet und das vierte Schaltelement S4 in einer der Schaltstellungen G oder H geschlossen ist. Dazu findet ein Lastabbau an der elektrischen Maschine 2 statt, sofern Last vorhanden war. Das bedeutet, dass der Verbrennungsmotor die Last übernimmt. Es erfolgt ein lastfreies öffnen des sechsten Schaltelements S6 aus seiner zweiten Schaltstellung J und ein aktives synchronisieren des sechsten Schaltelements S6 in seiner ersten Schaltstellung I durch Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2. Die elektrische Maschine 2 ist nun für das elektrodynamische Fahren vorbereitet.
  • Zielzustand des Verbrennungsmotors ist, dass das dritte Schaltelement S3 lastfrei ist und ausgelegt werden kann. Dazu gilt folgende Gleichgewichtsbedingung für das Abtriebsdrehmoment an der Planetenstufe an der ersten Getriebeeinganswelle 4:
    Figure DE102015221502A1_0006
    Um nun das dritte Schaltelement S3 aus seiner zweiten Schaltstellung F zu lösen, müssen die elektrische Maschine 2 und der Verbrennungsmotor eine Lastanpassung vornehmen ohne das Abtriebsdrehmoment an der Ausgangswelle 3 zu verändern. Das Drehmoment wird nun sukzessive über den neunten Gang des elektrischen ersten Teilgetriebes umgeleitet und über die Abtriebskonstante R5 der Ausgangswelle 3 zugeführt. Das Summenantriebsmoment am Steg ST2 der Planetenstufe PG2 ist nun um den Stufensprung 10 > 9 geringer als im direkten zehnten Gang. Bis hierher ist das Verfahren eine reine Lastpunktverschiebung, wobei der Verbrennungsmotor lediglich sein Drehmoment ändert und nicht seine Drehzahl. Es gilt folgende Gleichgewichtsbedingung für die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 und dem Verbrennungsmotor:
    Figure DE102015221502A1_0007
    Um nun die Betriebspunktverschieben, also Last und Drehzahlabsenkung, am Verbrennungsmotor durchzuführen und die Abtriebsdrehzahl sowie das Abtriebsdrehmoment an der Ausgangswelle 3 konstant zu halten erfolgt eine dynamische Drehmomentanpassung um die Drehzahländerung herbei zu führen. Nach dem Erreichen der Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors 21 und der elektrischen Maschine 2 gilt wieder die Drehmomentgleichgewichtsbedingung.
  • Die Zeit und auch der Lastgrad in der diese Betriebspunktverschiebung ausgeführt wird werden durch den bekannten Energieinhalt im elektrischen Energiespeicher sowie die vorausschauende Fahrstrategie bestimmt. Es kann nur in den Grenzen der elektrischen Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 2 gefahren werden. Ändert sich die Fahrleistungsanforderung oder der Energieinhalt im Speicher geht zur Neige kann der Direktgang, der zehnte Gang, oder der neunte Gang wie folgt geschalten werden:
    • 1. Gang 10: Drehzahlverstellung des Verbrennungsmotors mit Ziel gleiche Drehzahl wie zweite Getriebeeingangswelle 2, dann drittes Schaltelement S3 in zweiter Schalstellung F schließen
    • 2. Gang 9: Drehzahlverstellung des Verbrennungsmotors mit Ziel gleiche Drehzahl wie Steg ST2 der Planetenstufe PG2, also Getriebeeingangswelle 4, dann zweites Schaltelement S2 in erster Schaltstellung C schließen (entspricht Blockumlauf von Planetenstufe PG2)
    • 3. Prinzipiell geht auch der achte oder siebte Gang, wobei der Ablauf dann dem Ablauf des neunten Gangs gleicht und lediglich die Zieldrehzahl anders wäre.
  • Um nun zu erhöhtem Drehmoment am Verbrennungsmotor mit direktem Antrieb über die zweite Getriebeeingangswelle 5 zu gelangen, gilt weiterhin folgende Gleichgewichtsbedingung für die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 und des Verbrennungsmotors:
    Figure DE102015221502A1_0008
    Unter Aufrechterhaltung des Abtriebsmoments und der Abtriebsdrehzahl wird die Drehzahländerung durch eine dynamische Drehmomentanpassung herbeigeführt bis die zweite Getriebeeingangswelle 5 des Verbrennungsmotors mit Synchrondrehzahl für das jeweilige Schaltelement dreht. Die Drehzahl wird nun durch die Drehmoment-Gleichgewichtsbedigung
    Figure DE102015221502A1_0009
    konstant gehalten. Das jeweilige Schaltelement kann eingelegt werden. Es folgt die Lastanpassung zwischen elektrischer Maschine 2 und Verbrennungsmotor bis zur vollständigen Übernahme durch den Verbrennungsmotor. Der Vorgang ist nun abgeschlossen. Der Verbrennungsmotor und auch die elektrische Maschine können unabhängig Last auf oder abbauen. Weiterhin kann die elektrische Maschine im EDA-Modus bleiben oder zurück in den ISG-Modus wechseln.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebe
    2
    elektrische Maschine
    3
    Ausgangswelle
    4
    erste Getriebeeingangswelle
    5
    zweite Getriebeeingangswelle
    6
    erstes Losrad des Hauptgetriebes
    7
    zweites Losrad des Hauptgetriebes
    8
    drittes Losrad des Hauptgetriebes
    9
    viertes Losrad des Hauptgetriebes
    10
    Hauptwelle
    11
    fünftes Losrad des Hauptgetriebes
    12
    erstes Festrad der Vorgelegewelle
    13
    zweites Festrad der Vorgelegewelle
    14
    drittes Festrad der Vorgelegewelle
    15
    viertes Festrad der Vorgelegewelle
    16
    fünftes Festrad der Vorgelegewelle
    17
    gehäusefestes Bauteil
    18
    Stator der elektrischen Maschine
    19
    Rotor der elektrischen Maschine
    HG
    Hauptgetriebe
    PG1
    erstes Planetengetriebe, Bereichsgruppe
    PG2
    zweites Planetengetriebe, Planetenstufe
    HR1, HR2
    Hohlrad
    ST1, ST2
    Steg
    SR1, SR2
    Sonnenrad
    PR1, PR2
    Planetenrad
    S1
    erstes Schaltelement
    S2
    zweites Schaltelement
    S3
    drittes Schaltelement, Schaltelement für den Direktgang
    S4
    viertes Schaltelement
    S5
    fünftes Schaltelement
    S6
    sechstes Schaltelement, Schaltelement der Planetenstufe
    A
    erste Schaltstellung des ersten Schaltelements S1
    B
    zweite Schaltstellung des ersten Schaltelements S1
    C
    erste Schaltstellung des zweiten Schaltelements S2, Teilgetriebekopplung
    D
    zweite Schaltstellung des zweiten Schaltelements S2
    E
    erste Schaltstellung des dritten Schaltelements S3
    F
    zweite Schaltstellung des dritten Schaltelements S3, Direktgang
    G
    erste Schaltstellung des vierten Schaltelements S4
    H
    zweite Schaltstellung des vierten Schaltelements S4, Zugkraftunterstützung der Bereichsgruppe
    I
    erste Schaltstellung des fünften Schaltelements S5, EDA-Modus
    J
    zweite Schaltstellung des fünften Schaltelements S5, ISG-Modus
    L
    erste Schaltstellung des sechsten Schaltelements S6, langsamer Bereich
    S
    zweite Schaltstellung des sechsten Schaltelements S6, schneller Bereich
    R1
    erste Radebene
    R2
    zweite Radebene
    R3
    dritte Radebene
    R4
    vierte Radebene
    R5
    fünfte Radebene, Abtriebskonstante
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010063582 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang für ein Hybridgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle (4), welche als Hohlwelle ausgeführt ist, und einem zweiten Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (5), welche als Vollwelle ausgeführt ist, und einer gemeinsamen Ausgangswelle (3), wobei das Getriebe (1) einen Direktgang aufweist und mit einer elektrischen Maschine (2) und einem zugehörigen Planetenradsatz als Planetenstufe (PG2), mit einem Sonnenrad (SR2), einem Steg (ST2) und einem Hohlrad (HR2), verbunden ist, wobei mit dem Sonnenrad (SR2) der Planetenstufe die elektrische Maschine (2) verbunden ist und der Steg (ST2) der Planetenstufe (PG2) mit der ersten Getriebeeingangswelle (4) verbunden ist und das Hohlrad (HR2) der Planetenstufe über ein Schaltelement (S6) der Planetenstufe schaltbar in einer zweiten Schaltstellung (J) mit einem Gehäuseteil oder in einer ersten Schaltstellung (I) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein höchster Gang des ersten Teilgetriebes eingelegt wird, das Schaltelement der Planetenstufe (S6) aus der zweiten Schaltstellung (J) ausgelegt wird und in seine erste Schaltstellung (I) gebracht wird, um die elektrische Maschine (2) für das elektrodynamische Fahren vorzubereiten, wobei anschließend ein Schaltelement für den Direktgang (S3) lastfrei gemacht und ausgelegt wird indem die elektrische Maschine (2) und der Verbrennungsmotor eine Lastanpassung vornehmen ohne das Abtriebsdrehmoment an der Ausgangswelle (3) zu verändern, wobei nun eine dynamische Drehmomentanpassung erfolgt, um die Drehzahländerung auf Zieldrehzahl herbei zu führen.
  2. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlegen des höchsten Gangs des ersten Teilgetriebes ein Lastabbau an der elektrischen Maschine (2) erfolgt, sofern Last vorhanden ist, wobei der Verbrennungsmotor die Last übernimmt.
  3. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ausgehend vom verbrennungsmotorischen bzw. hybridischen Fahren vorzugsweise im Direktgang gestartet wird.
  4. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement der Planetenstufe (S6) durch aktives Synchronisieren über Drehzahlregelung der elektrischen Maschine (2) in seine erste Schaltstellung gebracht wird.
  5. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lastanpassung der elektrischen Maschine (2) und des Verbrennungsmotors das Drehmoment nun sukzessive über den höchsten Gang des ersten Teilgetriebes umgeleitet wird und über eine Abtriebskonstante der Ausgangswelle (3) zugeführt wird.
  6. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeit und auch ein Lastgrad in der die Betriebspunktverschiebung ausgeführt wird, durch einen bekannten Energieinhalt ein einem elektrischen Energiespeicher sowie eine vorausschauende Fahrstrategie bestimmt werden.
  7. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei Änderung einer Fahrleistungsanforderung oder des Energiegehalt im elektrischen Energiespeicher, der Direktgang auch durch Drehzahlverstellung des Verbrennungsmotors geschaltet werden kann.
  8. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zieldrehzahl die Drehzahl der Ausgangswelle (3) eingestellt wird, wobei das Schaltelement für den Direktgang (S3) anschließend in seiner Schaltstellung (F) zur Schaltung des Direktgangs geschlossen werden kann.
  9. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein anderer Gang als der Direktgang geschaltet wird, indem als Zieldrehzahl eine Drehzahl der ersten Getriebeeingangswelle (4) eingesetzt wird und anschließend ein weiteres Schaltelement (S2) die erste Getriebeeingangswelle (4) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) verbindet.
  10. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Zieldrehzahl ein siebter, achter oder neunter neunte Gang gewählt werden kann.
  11. Verfahren zur Betriebspunktverschiebung in einem elektrodynamischen Direktgang nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass um nun zu einem erhöhten Verbrennungsmotordrehmoment mit direktem Abtrieb über die zweite Getriebeeingangswelle (5) zu gelangen, wird unter Aufrechterhaltung des Abtriebsmoments und der Abtriebsdrehzahl die Drehzahländerung durch eine dynamische Drehmomentanpassung herbeigeführt, bis die zweite Getriebeeingangswelle (5) mit der Drehzahl zur Synchronisierung für das jeweilige Schaltelement dreht, wobei diese Drehzahl konstant gehalten wird, so dass das jeweilige Schaltelement eingelegt werden kann und die die Lastanpassung zwischen der elektrischen Maschine (2) und dem Verbrennungsmotor bis zur vollständigen Übernahme durch den Verbrennungsmotor folgt.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112009001348T5 (de) * 2008-06-03 2012-01-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fahrzeugantriebssystem
DE102010063582A1 (de) 2010-12-20 2012-06-21 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102011080069A1 (de) * 2011-07-29 2013-01-31 Zf Friedrichshafen Ag Automatisiertes Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben desselben
DE102013211969A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-08 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantriebgetriebe in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang und Verfahren zur Steuerung

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