DE102015226215A1 - Method for operating a drive train when leaving a sailing mode - Google Patents

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Johannes GLÜCKLER
Stefan Renner
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Johannes Kaltenbach
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb beim Verlassen eines Segelmodus, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe (1) mit einer elektrischen Maschine (2) und einem Planetengetriebe (PG2) zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer ersten Getriebeeingangswelle (4) als Planetenstufe aufweist und das Planetengetriebe (PG2) die Elemente Hohlrad (HR2), Sonnenrad (SR2) und Steg (ST2) aufweist und das Getriebe (2) eine zweite Getriebeeingangswelle (5) aufweist, welche mit dem Verbrennungsmotor verbunden werden kann oder ist, wobei eine Steuereinrichtung abhängig von definierten Betriebsbedingungen während des Betriebs im Segelmodus, in welchem rein elektrisch, mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, gefahren wird, den Segelmodus beendet, wobei zur Beendigung des Segelmodus der Verbrennungsmotor wieder gestartet wird, indem ein erstes Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) verbunden wird und die elektrische Maschine (2) abgebremst wird, wodurch die zweite Getriebeeingangswelle (5) angetrieben wird und der Verbrennungsmotor angeschleppt wird.A method for operating a powertrain of a motor vehicle with hybrid drive when leaving a sailing mode, wherein the drive train comprises an internal combustion engine and a transmission (1) with an electric machine (2) and a planetary gear (PG2) between the electric machine (2) and a first transmission input shaft ( 4) as a planetary stage and the planetary gear (PG2) the elements ring gear (HR2), sun gear (SR2) and web (ST2) and the transmission (2) has a second transmission input shaft (5), which can be connected to the internal combustion engine or is, wherein a control device depending on defined operating conditions during operation in sailing mode, in which purely electric, with the internal combustion engine is driven, terminated the sailing mode, to terminate the sailing mode of the engine is restarted by a first element of the elements of the planetary stage (PG2) with the second transmission input shaft (5 ) is connected and the electric machine (2) is braked, whereby the second transmission input shaft (5) is driven and the internal combustion engine is towed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb beim Verlassen eines Segelmodus und eine entsprechende Steuerungseinrichtung. The invention relates to a method for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid drive when leaving a sailing mode and a corresponding control device.

Fahrzeuge mit Hybridantrieben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hybridantriebe besitzen dabei zwei oder mehr verschiedene Antriebsquellen, wobei sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt haben. Diese Varianten besitzen eine im Kraftfluss im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs und damit ist sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb möglich. Vehicles with hybrid drives are known from the prior art. Hybrid drives have two or more different drive sources, with drive trains with an internal combustion engine and one or more electric motors have largely prevailed as a parallel hybrid or mixed hybrid. These variants have a substantially parallel in the power flow arrangement of the engine and the electric drive and thus both a superposition of drive torque and a drive with purely internal combustion engine drive or purely electric motor drive possible.

Bei leichten Gefällfahrten benötigt ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein LKW im Vergleich zu seiner Tonnage relativ wenig Leistung. In diesen Betriebspunkten ist der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs schlecht, wodurch im Vergleich zur notwendigen Leistung, viel Kraftstoff verbraucht wird. In Verbindung mit einem Hybridantrieb kann der Wirkungsgrad des Antriebsstranges in diesen Betriebspunkten verbessert werden. Der Vortrieb in Fahrsituationen mit niedrigem Teillastbetrieb kann dann rein über die elektrische Maschine erfolgen und der Verbrennungsmotor kann abgeschaltet werden. Diese Phase wird auch Segelmodus genannt. Bei Verlassen des Segelmodus muss der Verbrennungsmotor wieder gestartet werden. For easy downhill driving requires a motor vehicle, especially a truck compared to its tonnage relatively little power. At these operating points, powertrain efficiency is poor, which consumes a lot of fuel compared to the power required. In conjunction with a hybrid drive, the efficiency of the drive train can be improved at these operating points. The propulsion in driving situations with low partial load operation can then be carried out purely via the electric machine and the internal combustion engine can be switched off. This phase is also called sailing mode. When leaving the sail mode, the engine must be restarted.

Aus dem Dokument WO 2004/094174 A1 ist ein Segeln mit abgeschaltetem und vom Antrieb getrenntem Motor offenbart. Bei Einsatz in Verbrennungsmotorischen Fahrzeugen kann durch moderne Motorstartsysteme bedarfsweise die augenblickliche Widerherstellung der Funktion des Antriebs gewährleistet werden, so dass keinerlei Sicherheits- oder Komforteinbuße besteht. Eine Steigerung der Effektivität kann durch einen die Fahrzeuggeschwindigkeit länger innerhalb des Toleranzbereichs haltenden Elektro-Hilfsantrieb erreicht werden. Der Hauptantrieb wird bei Bedarf durch einen Starter-Generator gestartet. From the document WO 2004/094174 A1 Sailing is shown with the engine switched off and disconnected from the drive. When used in internal combustion engine vehicles can be guaranteed by modern engine start-up systems, if necessary, the instantaneous recovery of the function of the drive, so that there is no safety or comfort loss. An increase in effectiveness can be achieved by maintaining the vehicle speed longer within the tolerance range electric auxiliary drive. If necessary, the main drive is started by a starter generator.

Ausgehend vom Stand der Technik stellt sich der Fachmann die Aufgabe ein Verfahren sowie eine zugehörige Steuerungseinrichtung für ein vorliegendes automatisiertes Schaltgetriebe für Hybridanwendungen zu schaffen, mit welchem der Verbrennungsmotor am Ende eines Segelmodus ohne konventionellen Anlasser gestartet werden kann. Starting from the prior art, the skilled artisan task of creating a method and an associated control device for a present automated manual transmission for hybrid applications, with which the engine can be started at the end of a sailing mode without conventional starter.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus der Figur. The object is solved by the features of claims 1 and 6. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims, the description and from the figure.

Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Schaltgetriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, durch Schaltelemente bevorzugt automatisiert schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch bei Nutzfahrzeugen, Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen. A transmission referred to here in particular a multi-speed manual transmission, in which a plurality of gears, so fixed ratios between two shafts of the transmission, are preferably automatically switched by switching elements. The switching elements are, for example, clutches or brakes. Such transmissions are used primarily in motor vehicles, in particular also in commercial vehicles, to adapt the rotational speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistances of the vehicle in a suitable manner.

In der vorliegenden Anwendung weist das Getriebe eine elektrische Maschine und ein Planetengetriebe zwischen der elektrischen Maschine und einer ersten Getriebeeingangswelle als Planetenstufe auf und das Planetengetriebe weist die drei Elemente Hohlrad, Sonnenrad und Steg auf. Eine zweite Getriebeeingangswelle kann mit einem Verbrennungsmotor verbunden werden oder sein. Eine Steuereinrichtung startet und beendet abhängig von definierten Betriebsbedingungen einen Segelmodus, in welchem zur Verbesserung der Betriebspunkte rein elektrisch, mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, gefahren wird. Zur Beendigung des Segelmodus wird der Verbrennungsmotor wieder gestartet, um erneut als Antrieb eingesetzt zu werden. Dies geschieht indem ein erstes Element der Elemente der Planetenstufe mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden wird und die elektrische Maschine abgebremst wird, wodurch die zweite Getriebeeingangswelle angetrieben und der Verbrennungsmotor angeschleppt wird. Dabei entsteht ein geringfügiges Bremsmoment an der Ausgangswelle des Getriebes. In the present application, the transmission has an electric machine and a planetary gear between the electric machine and a first transmission input shaft as a planetary stage and the planetary gear has the three elements ring gear, sun gear and bridge on. A second transmission input shaft may or may not be connected to an internal combustion engine. A control device starts and terminates depending on defined operating conditions, a sailing mode in which to improve the operating points purely electrically driven with the internal combustion engine off. To end the sailing mode of the engine is restarted to be used again as a drive. This is done by a first element of the elements of the planetary stage is connected to the second transmission input shaft and the electric machine is braked, whereby the second transmission input shaft is driven and the internal combustion engine is towed. This creates a slight braking torque on the output shaft of the transmission.

Zur Synchronisierung des ersten Elements der Elemente der Planetenstufe mit dem Verbrennungsmotor bzw. der verbundenen zweiten Getriebeeingangswelle wird das erste Element der Elemente der Planetenstufe mit Hilfe einer Drehzahlregelung der elektrischen Maschine abgebremst. Da der Verbrennungsmotor aus ist und dessen Drehzahl damit Null ist, muss das erste Element der Elemente der Planetenstufe oder eine damit verbundene Welle mit Hilfe der Drehzahlregelung der elektrischen Maschine ebenfalls auf Null oder nahe Null gebracht werden, um das erstes Element der Elemente der Planetenstufe mit der zweiten Getriebeeingangswelle zu synchronisieren, damit sie über eine Schalteinrichtung verbunden werden können. To synchronize the first element of the elements of the planetary stage with the internal combustion engine or the connected second transmission input shaft, the first element of the elements of the planetary stage is braked by means of a speed control of the electric machine. Since the engine is off and its speed is thus zero, the first element of the elements of the planetary stage or an associated shaft using the speed control of the electric machine must also be brought to zero or near zero to the first element of the elements of the planetary stage with to synchronize the second transmission input shaft, so that they can be connected via a switching device.

Zur Verbindung des ersten Elements der Elemente der Planetenstufe mit der zweiten Getriebeeingangswelle wird ein Schaltelement in eine erste Schaltstellung gebracht. Das Schaltelement kann als einfaches oder doppelwirkendes Schaltelement ausgeführt sein. Ist die erste Schaltstellung eingelegt, dann dreht die elektrische Maschine im ersten Moment mit dem Drehzahlfaktor „Betrag Standübersetzung + 1“ bezüglich der ersten Getriebeeingangswelle, da das erste Element der Elemente der Planetenstufe oder eine damit verbundene Welle sowie die zweite Getriebeeingangswelle stillsteht. Die erste Getriebeeingangswelle dreht mit der Übersetzung eines geschalteten Vorwärtsganges bezüglich der Ausgangswelle. Wird nun die elektrische Maschine abgebremst, so beginnen das erste Element der Elemente der Planetenstufe oder eine damit verbundene Welle und somit auch die zweite Getriebeeingangswelle zu drehen. Die elektrische Maschine benötigt dazu das um den Faktor der Standübersetzung der Planetenstufe verringerte Verbrennungsmotor-Startmoment. To connect the first element of the elements of the planetary stage with the second transmission input shaft, a switching element in a first Switch position brought. The switching element can be designed as a simple or double-acting switching element. If the first shift position is engaged, then the electric machine rotates at the first moment with the speed factor "amount stand ratio + 1" with respect to the first transmission input shaft, since the first element of the elements of the planetary stage or a shaft connected thereto and the second transmission input shaft is stationary. The first transmission input shaft rotates with the ratio of a forward gear shift with respect to the output shaft. If the electric machine is then decelerated, the first element of the elements of the planetary stage or a shaft connected thereto and thus also the second transmission input shaft start to rotate. To do this, the electric machine requires the engine starting torque reduced by the factor of the stationary gear ratio of the planetary stage.

Ein resultierendes Drehmoment wird an einem zweiten Element der Elemente der Planetenstufe oder an der damit verbundenen ersten Getriebeeingangswelle an der trägen Masse des Kraftfahrzeugs, des Gesamtfahrzeugs, abgestützt, da das zweite Element der Elemente der Planetenstufe über die erste Getriebeeingangswelle mit der Ausgangswelle verbunden ist. Das Reaktionsmoment am zweiten Element der Elemente der Planetenstufe führt daher zu einem geringfügigen Abbremsen des Fahrzeugs, was jedoch für den Fahrer unmerklich ist. Der Verbrennungsmotor wird nun angeschleppt und kann gestartet werden. A resulting torque is supported on a second element of the elements of the planetary stage or on the associated first transmission input shaft on the inertial mass of the motor vehicle, the entire vehicle, since the second element of the elements of the planetary stage is connected via the first transmission input shaft to the output shaft. The reaction torque on the second element of the elements of the planetary stage therefore leads to a slight deceleration of the vehicle, which is imperceptible to the driver. The combustion engine is now towed and can be started.

Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch geeignete Änderung der Drehmomente von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine so angepasst, dass ein weiteres, für den Anschlussgang einzulegendes Schaltelement im Getriebe synchron wird. Subsequently, the rotational speed of the internal combustion engine is adapted by suitable change of the torques of the internal combustion engine and the electrical machine such that a further switching element to be engaged for the connection is synchronized in the transmission.

Eine entsprechende Steuerungseinrichtung, insbesondere Getriebesteuerungseinrichtung, zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridgetriebe beim Verlassen eines Segelmodus, umfasst die Mittel zur Durchführung des Verfahrens. A corresponding control device, in particular transmission control device, for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid transmission when leaving a sailing mode, comprises the means for carrying out the method.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel weiter erläutert: Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to an embodiment:

1: erfindungsgemäßes Verfahren am Beispiel eines 10-Gang-Getriebes 1 : Method according to the invention using the example of a 10-speed transmission

1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines 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 fünf Radebenen R1–R5 und vier Schaltelemente S1–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 Radebenen R1–R5 werden durch ein Losräder 6, 7, 8, 9, 11 auf der ersten Getriebeeingangswelle 4 und Festrädern 12–16 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 können die Schaltelement S1–S4 in ihren jeweiligen Schaltstellungen A–H die Radebenen R1–R5 mit einer der Getriebewellen 4, 5 oder 10 verbinden. 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 mit einem fünften Schaltelement S5 mit zwei Schaltstellungen L und S. 1 shows a possible embodiment of a transmission 1 with an electric machine 2 , with a 5-speed main gear HG with two partial transmissions, with an output shaft 3 , a first planetary gear PG1 and a second planetary gear PG2, each having the elements web ST1, ST2, at least one planet PR1, PR2, sun SR1, SR2 and ring gear HR1, HR2. The first planetary gear PG1 is used as a range group and connects to the main group HG. The second planetary gear PG2 is called the planetary stage between the electric machine 2 and the first transmission input shaft 4 arranged. The first transmission input shaft 4 is designed as a hollow shaft and assigned to a first partial transmission of the main transmission HG. A second transmission input shaft 5 is designed as a solid shaft and assigned to the second partial transmission of the main transmission HG. The main transmission HG comprises five wheel planes R1-R5 and four shift elements S1-S4. The fifth gear plane R5 forms the output constant of the main transmission HG. All switching elements of the main transmission S1-S4 are designed as double-acting two-sided switching elements and can be two different elements of the transmission 1 connect to a shaft or a transmission component. The wheel planes R1-R5 are replaced by a loose wheel 6 . 7 . 8th . 9 . 11 on the first transmission input shaft 4 and fixed wheels 12 - 16 formed on the countershaft VW. The main shaft 10 runs coaxially to the transmission input shaft 4 . 5 and the output shaft 3 and lies between the second transmission input shaft 5 and the output shaft 3 , The countershaft VW is parallel to the axis of the transmission input shafts 4 . 5 , the main shaft 10 and the output shaft 3 , In this case, the switching elements S1-S4 in their respective switching positions A-H, the wheel planes R1-R5 with one of the transmission shafts 4 . 5 or 10 connect. Each of the switching elements S1-S4 can also be switched to neutral so that it does not connect any of the elements mentioned. The gear 1 comprises a range group in the form of a first planetary gear PG1 with a fifth switching element S5 with two switching positions L and S.

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 S6 wirkt die Planetenstufe PG2 als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine 2. The second planetary gear PG2 is used as a planetary stage between an electric machine 2 and the first transmission input shaft 4 arranged. The electric machine 2 has a stator 18 , which rotatably with a housing-fixed component 17 or a transmission housing of the transmission 1 or with another non-rotatable component of the transmission 1 connected so that the stator 18 can not accept any speed. A rotatably mounted rotor 19 the electric machine 2 is rotatably connected to a sun gear SR2 of the second planetary gear PG2 trained Planetenradsatzwelle the planetary stage PG2. The web ST2 of the second planetary gear PG2 is rotationally fixed to the first transmission input shaft 4 connected. The ring gear HR2 of the second planetary gear PG2 is connected via a sixth shift element S6, which is associated with the second planetary gear PG2, in a first shift position I with the second transmission input shaft 5 connectable and in a second switching position J of the sixth switching element S6 lockable in the housing. In the first switching position I of the sixth switching element S6, the planetary stage PG2 can act as a superposition gear. In the second switching position J of the sixth switching element S6, the planetary stage PG2 acts as a fixed pretranslation for the electric machine 2 ,

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, einem Verbrennungsmotor, angetrieben. 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. 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. By the arrangement of the electric machine 2 with the planetary stage PG2 on the first transmission input shaft 4 is the electric machine 2 assigned to the first partial transmission. The second transmission input shaft 5 is also driven by a second drive, not shown here, an internal combustion engine. The internal combustion engine is thus connected or connectable to the second partial transmission. Each partial transmission is also assigned switchable gears via the assigned wheel planes R1-R5. The first gear plane R1 and the second gear plane R2 of the main gear HG are the first transmission input shaft 4 and thus also associated with the first partial transmission of the main transmission HG. Thus, a purely electric driving over the two gears is possible, which are formed over the two wheel planes R1 and R2. In this case, an element of the planetary stage PG2 must be locked fixed to the housing. The range group PG1 produces four switchable purely electrical gears. A separating clutch for the internal combustion engine is not necessary for purely electric driving, since the second transmission input shaft 5 can be disconnected by opening the second and third switching element S2, S3. The third gear plane R3 and the fourth gear plane R4 of the main transmission HG are the second transmission input shaft 5 and thus also assigned to the second partial transmission of the main transmission HG. The fifth gear plane R5 serves as the output constant for both partial transmissions of the main transmission HG. By the partial transmission coupling via the second switching element S2 in the first switching position C of the internal combustion engine and the electric machine 2 still use the gears of the other sub-transmission.

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. 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 21 die elektrische Maschine 2 an. Die elektrische Maschine 2 arbeitet generatorisch. By the two partial transmissions can internal combustion engine and electrical machine 2 be operated with different translations. This allows for the internal combustion engine and for the electric machine 2 Depending on the situation, suitable operating points are selected. By the partial transmission coupling via the second switching element S2 in the switching position C of the internal combustion engine with the electric machine 2 be connected without any torque to the output shaft 3 is directed. At least the first switching elements S1 and the third switching element S3 of the main transmission HG are not actuated, but in a neutral position. This allows the internal combustion engine with the electric machine 2 can be started or it can be generated in neutral, ie regardless of the driving speed, ie even at a standstill, electricity. At the same time, the internal combustion engine is driving 21 the electric machine 2 at. The electric machine 2 works as a generator.

Mit der Ausführungsform der 1 lässt sich ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Ist der Energiespeicher aufgrund der Vorgeschichte gefüllt oder zumindest nicht leer und die geforderte Antriebsleistung sinkt z.B. aufgrund der Topologie, auf ein geringes Niveau, sodass der Vortrieb des Fahrzeugs alleine über den Verbrennungsmotor mit einem schlechten Wirkungsgrad im Vergleich zum Betriebspunkt behaftet wäre, kann ein Segelmodus eingeleitet werden, bei dem der Vortrieb in diesen Fahrsituationen mit niedrigem Teillastbetrieb nur über die elektrische Maschine 2 erfolgt. With the embodiment of the 1 a process according to the invention can be carried out. If the energy storage due to the history filled or at least not empty and the required drive power drops, for example due to the topology, to a low level, so that the propulsion of the vehicle alone on the engine with a poor efficiency compared to the operating point would be affected, a sailing mode initiated be in which the propulsion in these driving situations with low partial load operation only via the electric machine 2 he follows.

Die Einleitung der Segelphase kann dabei so vonstattengehen, dass das Hohlrad der Planetenstufe gehäusefest arretiert wird, indem das sechste Schaltelement S6 in seine zweite Schaltstellung J gebracht wird. Der Verbrennungsmotor kann anschließend abgekoppelt werden, indem das zweite und das dritte Schaltelement S2und S3 in Neutralstellung gebracht werden. Anschließend kann die elektrische Maschine 2 auf das jeweils passende Drehzahlniveau umgekoppelt werden, indem das erste Schaltelement S1 in seine erste oder zweite Schaltstellung A oder B gebracht wird. Dies geschieht abhängig vom Ursprungsgang oder der Fahrzeuggeschwindigkeit. Nun kann die elektrische Maschine 2 mit der Ausgangswelle gekoppelt werden, indem das vierte Schaltelement S4 in seine erste Schaltstellung G gebracht wird. Der Segelmodus findet anschließend im rein elektrischen Fahrbetrieb mit gewähltem Gang im Zug- oder Schubbetrieb statt. The initiation of the sailing phase can thereby bestattengehen that the ring gear of the planetary stage is fixed to the housing fixed by the sixth switching element S6 is brought into its second switching position J. The internal combustion engine can then be decoupled by bringing the second and third switching elements S2 and S3 into neutral position. Subsequently, the electric machine 2 be reversed to the appropriate speed level by the first switching element S1 is brought into its first or second switching position A or B. This happens depending on the original gear or the vehicle speed. Now the electric machine 2 be coupled to the output shaft by the fourth switching element S4 is brought into its first switching position G. The sailing mode then takes place in purely electric driving with selected gear in pulling or pushing operation.

Soll nun der Segelmodus mit rein elektrischem Fahren beendet werden, da zum Beispiel die Leistungsanforderungen steigen oder sich der Energiespeicher der elektrischen Maschine 2 seinem unteren Ladezustand nähert, wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Verlassen des Segelmodus gestartet. Im hier aufgeführten Beispiel soll dabei der Direktgang des Beispielradsatzes gewählt werden. Andere Gänge sind ebenfalls möglich. Der Verbrennungsmotor ist ausgeschaltet. Im Getriebe 1 sind das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B, das fünfte Schaltelement S5 in seiner zweiten Schaltstellung S und das sechste Schaltelement S6 in seiner zweiten Schaltstellung J. Zusätzlich befindet sich das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten oder seiner zweiten Schaltstellung G oder H. Nun soll der Verbrennungsmotor wieder gestartet werden und der Segelmodus verlassen werden. Dies geschieht über die elektrische Maschine 2 des Getriebes 1. Now, the sailing mode with purely electric driving should be stopped because, for example, the power requirements increase or the energy storage of the electric machine 2 approaches its lower state of charge, the inventive method for leaving the sailing mode is started. In the example given here, the direct gear of the exemplary gear set is to be selected. Other courses are also possible. The combustion engine is switched off. In the transmission 1 are the first switching element S1 in its second switching position B, the fifth switching element S5 in its second switching position S and the sixth switching element S6 in its second switching position J. In addition, the fourth switching element S4 is in its first or second switching position G or H. Well the engine should be restarted and leave the sailing mode. This is done via the electric machine 2 of the transmission 1 ,

Der Start des Verbrennungsmotors erfolgt mit geringfügigem Bremsmoment an der Ausgangswelle 3. Dazu wird das sechste Schaltelement S6 von seiner zweiten Schaltstellung J in seine erste Schaltstellung I geschaltet. Da der Verbrennungsmotor deaktiviert ist (Drehzahl Null), muss das Hohlrad HR2 der Planetenstufe PG2 mit Hilfe einer Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 ebenfalls auf die Drehzahl Null oder nahe Null gebracht werden, um das sechste Schaltelement S6 zu synchronisieren. Ist die erste Schaltstellung I des sechsten Schaltelements S6 eingelegt, dann dreht die elektrische Maschine 2 im ersten Moment mit dem Drehzahlfaktor „Betrag Standübersetzung + 1“ bezüglich der der ersten Getriebeeingangswelle 4, da das Hohlrad HR2 der Planetenstufe PG2 bzw. die zweite Eingangswelle 5 stillsteht. Die erste Getriebeeingangswelle 4 dreht mit der Übersetzung des neunten Gangs bezüglich der Ausgangswelle 3. The start of the engine takes place with a slight braking torque on the output shaft 3 , For this purpose, the sixth switching element S6 is switched from its second switching position J to its first switching position I. Since the internal combustion engine is deactivated (zero speed), the ring gear HR2 of the planetary stage PG2 must be controlled by means of a speed control of the electric machine 2 are also brought to zero or close to zero speed to synchronize the sixth switching element S6. If the first shift position I of the sixth shift element S6 is engaged, then the electric machine rotates 2 at the first moment with the speed factor "amount stand ratio + 1" with respect to the first transmission input shaft 4 because the ring gear HR2 of the planetary stage PG2 and the second input shaft 5 stationary. The first transmission input shaft 4 rotates with the translation of the ninth gear with respect to the output shaft 3 ,

Wird nun die elektrische Maschine 2 abgebremst, so beginnt das Hohlrad HR2 der Planetenstufe PG2 und somit auch die zweite Getriebeeingangswelle 5 zu drehen. Die elektrische Maschine 2 benötigt dazu das um den Faktor der Standübersetzung der Planetenstufe PG2 verringerte Verrennungsmotor-Startmoment. Das resultierende Drehmoment am Steg ST2 der Planetenstufe PG2 bzw. der ersten Eingangswelle 4 stützt sich an der trägen Masse des Gesamtfahrzeugs ab, da die erste Getriebeeingangswelle 4 mit der Ausgangswelle 3 verbunden ist. Das Reaktionsmoment am Steg ST2 der Planetenstufe PG2 führt daher zu einem geringfügigen Abbremsen des Fahrzeugs, was jedoch für den Fahrer unmerklich ist. Now the electric machine 2 braked, so the ring gear HR2 of the planetary stage PG2 and thus also the second transmission input shaft begins 5 to turn. The electric machine 2 requires the reduced by the factor of the state translation of the planetary stage PG2 Verrennungsmotor starting torque. The resulting torque at the bridge ST2 of the planetary stage PG2 and the first input shaft 4 is based on the inertial mass of the entire vehicle, since the first transmission input shaft 4 with the output shaft 3 connected is. The reaction torque at the web ST2 of the planetary stage PG2 therefore leads to a slight deceleration of the vehicle, which is imperceptible to the driver.

Der Verbrennungsmotor wird damit angeschleppt und kann gestartet werden. Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch geeignete Änderung der Drehmomente des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine 2 so angepasst, dass das für den Anschlussgang einzulegende Schaltelement synchron wird. Im Fall des Direktgangs ist es das dritte Schaltelement S3 in seiner zweiten Schaltstellung F. The internal combustion engine is thus towed and can be started. Subsequently, the rotational speed of the internal combustion engine by suitable change of the torques of the internal combustion engine and the electric machine 2 adapted so that the switching element to be inserted for the connection is synchronized. In the case of the direct gear, it is the third switching element S3 in its second switching position F.

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. With the embodiment of the 1 can also be implemented under ISG, Integrated Starter Generator, known function, in which the internal combustion engine via the electric machine 2 can be started and accelerated and the electric machine 2 can also be used as a generator. In ISG mode, the sixth switching element S6 is in its second switching position J and connects the ring gear HR2 with a component fixed to the housing 17 ,

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. The 1 shows only the upper half of the axis of the transmission input shafts 4 . 5 , the main shaft 10 and the output shaft 3 symmetrical wheelset of the transmission 1 , The reflection on this axis leads to a variant with two countershafts VW, which serve for power sharing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Getriebe transmission
2 2
elektrische Maschine electric machine
3 3
Ausgangswelle output shaft
4 4
erste Getriebeeingangswelle first transmission input shaft
5 5
zweite Getriebeeingangswelle second transmission input shaft
6 6
erstes Losrad des Hauptgetriebes first idler gear of the main gearbox
7 7
zweites Losrad des Hauptgetriebes second idler gear of the main gearbox
8 8th
drittes Losrad des Hauptgetriebes third idler gear of the main gearbox
9 9
viertes Losrad des Hauptgetriebes fourth idler gear of the main gearbox
10 10
Hauptwelle main shaft
11 11
fünftes Losrad des Hauptgetriebes fifth idler gear of the main gearbox
12 12
erstes Festrad der Vorgelegewelle first fixed gear of the countershaft
13 13
zweites Festrad der Vorgelegewelle second fixed gear of the countershaft
14 14
drittes Festrad der Vorgelegewelle third fixed gear of the countershaft
15 15
viertes Festrad der Vorgelegewelle fourth fixed gear of the countershaft
16 16
fünftes Festrad der Vorgelegewelle fifth fixed gear of the countershaft
17 17
gehäusefestes Bauteil housing-fixed component
18 18
Stator der elektrischen Maschine Stator of the electric machine
19 19
Rotor der elektrischen Maschine Rotor of the electric machine
HG HG
Hauptgetriebe main gearbox
PG1 PG1
erstes Planetengetriebe, Bereichsgruppe first planetary gear, range group
PG2 PG2
zweites Planetengetriebe, Planetenstufe second planetary gear, planetary stage
HR1, HR2HR1, HR2
Holrad  Holrad
ST1, ST2ST1, ST2
Steg  web
SR1, SR2SR1, SR2
Sonnenrad  sun
PR1, PR2PR1, PR2
Planetenrad  planet
S1 S1
erstes Schaltelement first switching element
S2 S2
zweites Schaltelement second switching element
S3 S3
drittes Schaltelement third switching element
S4 S4
viertes Schaltelement fourth switching element
S5 S5
fünftes Schaltelement fifth switching element
S6 S6
sechstes Schaltelement sixth switching element
S7 S7
siebtes Schaltelement seventh switching element
A A
erste Schaltstellung des ersten Schaltelements S1 first switching position of the first switching element S1
B B
zweite Schaltstellung des ersten Schaltelements S1 second switching position of the first switching element S1
C C
erste Schaltstellung des zweiten Schaltelements S2, Teilgetriebekopplung first switching position of the second switching element S2, partial transmission coupling
D D
zweite Schaltstellung des zweiten Schaltelements S2 second switching position of the second switching element S2
E e
erste Schaltstellung des dritten Schaltelements S3 first switching position of the third switching element S3
F F
zweite Schaltstellung des dritten Schaltelements S3, Direktgang second switching position of the third switching element S3, direct gear
G G
erste Schaltstellung des vierten Schaltelements S4 first switching position of the fourth switching element S4
H H
zweite Schaltstellung des vierten Schaltelements S4, Zugkraftunterstützung der Bereichsgruppesecond shift position of the fourth shift element S4, traction support of the range group
I I
erste Schaltstellung des fünften Schaltelements S5, EDA-Modus first switching position of the fifth switching element S5, EDA mode
J J
zweite Schaltstellung des fünften Schaltelements S5, ISG-Modus second switching position of the fifth switching element S5, ISG mode
L L
erste Schaltstellung des sechsten Schaltelements S6, langsamer Bereich first switching position of the sixth switching element S6, slow range
S S
zweite Schaltstellung des sechsten Schaltelements S6, schneller Bereich second switching position of the sixth switching element S6, fast range
R1 R1
erste Radebene first wheel plane
R2 R2
zweite Radebene second wheel plane
R3 R3
dritte Radebene third wheel plane
R4 R4
vierte Radebene fourth wheel plane
R5 R5
fünfte Radebene, Abtriebskonstante fifth wheel plane, output constant

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2004/094174 A1 [0004] WO 2004/094174 A1 [0004]

Claims (7)

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb beim Verlassen eines Segelmodus, wobei der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe (1) mit einer elektrischen Maschine (2) und einem Planetengetriebe (PG2) zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer ersten Getriebeeingangswelle (4) als Planetenstufe aufweist und das Planetengetriebe (PG2) die Elemente Hohlrad (HR2), Sonnenrad (SR2) und Steg (ST2) aufweist und das Getriebe (2) eine zweite Getriebeeingangswelle (5) aufweist, welche mit dem Verbrennungsmotor verbunden werden kann oder ist, wobei eine Steuereinrichtung abhängig von definierten Betriebsbedingungen während des Betriebs im Segelmodus, in welchem rein elektrisch, mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, gefahren wird, den Segelmodus beendet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beendigung des Segelmodus der Verbrennungsmotor wieder gestartet wird, indem ein erstes Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) verbunden wird und die elektrische Maschine (2) abgebremst wird, wodurch die zweite Getriebeeingangswelle (5) angetrieben wird und der Verbrennungsmotor angeschleppt wird. Method for operating a powertrain of a motor vehicle with hybrid drive when leaving a sailing mode, wherein the drive train comprises an internal combustion engine and a transmission ( 1 ) with an electric machine ( 2 ) and a planetary gear (PG2) between the electric machine ( 2 ) and a first transmission input shaft ( 4 ) has as a planetary stage and the planetary gear (PG2) has the elements ring gear (HR2), sun gear (SR2) and web (ST2) and the transmission ( 2 ) a second transmission input shaft ( 5 ), which can be connected to the internal combustion engine or is, wherein a control device depending on defined operating conditions during operation in sailing mode, in which purely electric, with the internal combustion engine, driven off, ends the sailing mode, characterized in that the termination of the sailing mode the internal combustion engine is restarted by a first element of the elements of the planetary stage (PG2) with the second transmission input shaft ( 5 ) and the electric machine ( 2 ) is braked, whereby the second transmission input shaft ( 5 ) is driven and the internal combustion engine is towed. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridgetriebe beim Verlassen eines Segelmodus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisierung des ersten Elements der Elemente der Planetenstufe (PG2) das erste Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) mit Hilfe einer Drehzahlregelung der elektrischen Maschine (2) abgebremst wird. Method for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid transmission when leaving a sailing mode according to claim 1, characterized in that for synchronizing the first element of the elements of the planetary stage (PG2), the first element of the elements of the planetary stage (PG2) by means of a speed control of the electric machine ( 2 ) is slowed down. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridgetriebe beim Verlassen eines Segelmodus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des ersten Elements der Elemente der Planetenstufe (PG2) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) eine Schalteinrichtung (S6) in eine erste Schaltstellung (I) gebracht wird. Method for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid transmission when leaving a sailing mode according to claim 1 or 2, characterized in that for connecting the first element of the elements of the planetary stage (PG2) with the second transmission input shaft ( 5 ) is brought a switching device (S6) in a first switching position (I). Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridgetriebe beim Verlassen eines Segelmodus nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment an einem zweiten Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) an einer trägen Masse des Kraftfahrzeugs abgestützt wird, da das zweite Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) über die erste Getriebeeingangswelle (4) mit einer Ausgangswelle (3) verbunden ist. A method for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid transmission when leaving a sailing mode according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a torque on a second element of the elements of the planetary stage (PG2) is supported on an inertial mass of the motor vehicle, since the second Element of the elements of the planetary stage (PG2) via the first transmission input shaft ( 4 ) with an output shaft ( 3 ) connected is. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridgetriebe beim Verlassen eines Segelmodus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anpassung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors durch Änderung von Drehmomenten des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine (2) ein einzulegendes Schaltelement (F) für einen Anschlussgang synchronisiert wird. Method for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid transmission when leaving a sailing mode according to one of the preceding claims, characterized in that by adjusting a rotational speed of the internal combustion engine by changing the torques of the internal combustion engine and the electric machine ( 2 ) a einzulegendes switching element (F) is synchronized for a connection. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridgetriebe beim Verlassen eines Segelmodus nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) das Hohlrad (HR2), das zweite Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) der Steg (ST2) und ein drittes Element der Elemente der Planetenstufe (PG2) das Sonnenrad (SR2) ist. Method for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid transmission when leaving a sailing mode according to one of the preceding claims, characterized in that the first element of the elements of the planetary stage (PG2) the ring gear (HR2), the second element of the elements of the planetary stage (PG2) of Bridge (ST2) and a third element of the elements of the planetary stage (PG2) is the sun gear (SR2). Steuerungseinrichtung, insbesondere Getriebesteuerungseinrichtung, zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Hybridgetriebe beim Verlassen eines Segelmodus, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.  Control device, in particular transmission control device, for operating a drive train of a motor vehicle with hybrid transmission when leaving a sailing mode, characterized by means for carrying out the method according to one of claims 1 to 6.
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