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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs und ein Verfahren zu dessen Steuerung mit einer zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Doppelkupplungsgetriebe angeordneten Elektromaschine, wobei zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine eine erste Kupplung sowie zwischen der Elektromaschine und zwei Teilgetriebesträngen des Doppelkupplungsgetriebes eine zweite und dritte Kupplung angeordnet sind und die Steuereinrichtung die Betätigung der Kupplungen und das Doppelkupplungsgetriebe durch Ein- und Auslegen von Gängen hydraulisch steuert.
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Gattungsgemäße Steuereinrichtungen und Steuerverfahren dienen der hydraulischen Steuerung von hybridischen Antriebssträngen mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine als Antriebseinheit und einem Doppelkupplungsgetriebe zur Drehzahlwandlung. Hierbei ist die Elektromaschine zwischen der Brennkraftmaschine und dem Doppelkupplungsgetriebe angeordnet. Das Doppelkupplungsgetriebe weist zwei parallele Teilgetriebestränge auf, wobei jeweils einer aktiv betrieben und in dem anderen der nächste Gang eingelegt wird. Zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine ist eine erste Kupplung angeordnet, die ein elektrisches Fahren bei abgekoppelter Brennkraftmaschine und ein Starten der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine erlaubt. Zwischen der Elektromaschine und jedem der Teilgetriebestränge sind eine zweite und eine dritte Kupplung angeordnet, welche den jeweiligen Teilgetriebestrang mit der Antriebseinheit verbinden. Eine Lastschaltung erfolgt durch eine überschneidende Schaltung der zweiten und dritten Kupplung.
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Die Steuerung der Kupplungen und der zu schaltenden Gänge des Doppelkupplungsgetriebes erfolgt mittels einer hydraulischen Steuereinrichtung, wobei jeweils ein elektrohydraulischer Aktor die zweite beziehungsweise dritte Kupplung betätigt. Abhängig von einem ersten Schaltventil zwischen den elektrohydraulischen Aktoren betätigt jeweils ein elektrohydraulischer Aktor zudem über eine entsprechende hydraulische Betätigungseinrichtung, beispielsweise einen Nehmerzylinder die erste Kupplung und mittels entsprechender Schaltventile die ein- und auszulegenden Gänge des Doppelkupplungsgetriebes.
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Insbesondere während eines Starts der Brennkraftmaschine nach einem elektrischen Fahrvorgang oder einem Segelvorgang und einer Lastanforderung des Fahrers sind im Getriebe sowohl geeignete Gänge zur Weiterfahrt einzulegen sowie die erste und eine der ersten und zweiten Kupplungen zu betätigen, so dass Kapazitätsprobleme der elektrohydraulischen Aktoren auftreten können.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2016 217 381 A1 ist eine gattungsgemäße Fluideinrichtung mit zwei elektrohydraulischen Aktoren bekannt, wobei zur Auffüllung von Kapazitätsengpässen ein Druckspeicher vorgesehen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer gattungsgemäßen Steuereinrichtung und eines Steuerverfahrens für einen hybridischen Antriebsstrang, welche einem Kapazitätsengpass der elektrohydraulischen Aktoren mit einfachen, kostengünstigen Mitteln entgegenwirken.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Die, von diesen abhängigen Ansprüchen geben vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände der Ansprüche 1 und 7 wieder.
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Die vorgeschlagene Steuereinrichtung dient der hydraulischen Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine und Elektromaschine sowie einem nachfolgenden Doppelkupplungsgetriebe. Der Antriebsstrang ist als sogenannte P2-Hybridanordnung ausgebildet, bei der die Elektromaschine zwischen der Brennkraftmaschine und dem Doppelkupplungsgetriebe angeordnet ist. Zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine ist dabei eine erste Kupplung vorgesehen. Zwischen der Elektromaschine und jeweils einem Teilgetriebestrang des Doppelkupplungsgetriebes sind eine zweite und eine dritte Kupplung angeordnet.
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Die Steuereinrichtung dient der hydraulischen Betätigung der Kupplungen mittels entsprechender Betätigungseinrichtungen, beispielsweise Nehmerzylindern, der Schaltung des Doppelkupplungsgetriebes durch Ein- und Auslegen von Gängen beispielsweise mittels entsprechender Schaltkupplungen und der Betätigung der ersten Kupplung mittels einer entsprechenden Betätigungseinrichtung wie beispielsweise einem Nehmerzylinder.
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Um in kostengünstiger und gegebenenfalls bauraumsparender Weise Kapazitätsengpässen bei einem Wiederstart der Brennkraftmaschine nach einem elektrischen Fahrvorgang mittels der Elektromaschine oder einem Segel- oder Rekuperiervorgang bei geöffneter erster Kupplung und nötigen Schaltvorgängen sowie der Betätigung zumindest einer der zweiten oder dritten Kupplungen entgegen zu wirken, ist zur Betätigung der zweiten und dritten Kupplung jeweils ein separater elektrohydraulischer Aktor vorgesehen. Die erste Kupplung kann als Reibungskupplung und/oder eine Formschlusskupplung ausgebildet sein. Die zweite und die dritte Kupplung sind als Reibungskupplungen ausgebildet. Die elektrohydraulischen Aktoren steuern zudem abhängig von der Stellung eines ersten Steuerventils wechselseitig die erste Kupplung und das Getriebe, wobei bei einem Wiederstart der Brennkraftmaschine zur zusätzlichen einmaligen Betätigung der ersten Kupplung ein entgegen der Wirkung eines Federelements befüllbarer Druckspeicher ausschließlich mit einer Betätigungseinrichtung der ersten Kupplung verbindbar ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass zur Unterstützung der beiden elektrohydraulischen Aktoren ein Druckspeicher vorgesehen ist, der die erste Kupplung soweit schließt, bis das Startmoment zum Start der Brennkraftmaschine von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschine übertragen kann. Im Weiteren wird die erste Kupplung zur Übertragung des anstehenden Motormoments gegebenenfalls bis zum maximal über die erste Kupplung übertragbaren Drehmoment bei gestarteter Brennkraftmaschine mittels eines der beiden elektrohydraulischen Aktors oder mittels beider elektrohydraulischer Aktoren über das Startmoment hinaus bis gegebenenfalls zum Haftzustand geschlossen. Auf diese Weise können die elektrohydraulischen Aktoren kleiner und kostengünstiger ausgelegt werden, da die zusätzliche Betätigung der ersten Kupplung während des Wiederstarts durch den Druckspeicher übernommen wird. Der Druckspeicher kann zudem klein dimensioniert werden, da dieser lediglich auf ein einmaliges Betätigen der ersten Kupplung zum Wiederstart der Brennkraftmaschine ausgelegt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Steuereinrichtung kann eine Befüllung des Druckspeichers mittels eines der elektrohydraulischen Aktoren unabhängig von einer Betätigung der ersten Kupplung vorgesehen sein. Zur Trennung der Volumenströme zur Befüllung des Druckspeichers einerseits und der Betätigung der ersten Kupplung andererseits kann zwischen dem ersten Steuerventil und dem Druckspeicher und der ersten Kupplung ein zweites Steuerventil, beispielsweise ein 4/3-Proportionalventil vorgesehen sein.
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In einer alternativen Ausführungsform kann ein zweites Steuerventil eingespart werden. Der Druckspeicher kann beliebigen Zuständen zwischen dem entleerten und vollständig befüllten Zustand rastiert und gezielt dem Volumenstrom der elektrohydraulischen Aktoren zugeschaltet sein. Beispielsweise kann der Druckspeicher mittels einer von einem Schaltmagneten beaufschlagten Rastierung ein Zustand einstellbar ausgebildet sein, in dem ein Rastierbolzen des Schaltmagneten in die Rastierung eingreift und der Rastierbolzen zur Aktivierung des befüllten Druckspeichers aus der Rastierung ausgelenkt wird.
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Zur Einstellung einer vorgegebenen Betätigungsgeschwindigkeit der ersten Kupplung kann zwischen dem Druckspeicher und der Betätigungseinrichtung der ersten Kupplung eine Blende angeordnet sein. Die Blende kann bei nicht vorhandenem zweitem Steuerventil in der Druckleitung vorgesehen oder bei Verwendung eines zweiten Schaltventils durch dieses passiv oder aktiv bereitgestellt sein.
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Das vorgeschlagene Verfahren zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs erfolgt durch Steuerung der vorgenannten Steuereinrichtung. Hierbei wird bei geöffneter erster Kupplung und stillgelegter Brennkraftmaschine ein Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine durch Schließen der ersten Kupplung unabhängig von einem Betrieb der beiden elektrohydraulischen Aktoren mittels des Druckspeichers vorgesehen. Das Verfahren wird beispielsweise bei einem Übergang zwischen einem rein elektromotorischen Fahren, einem Segel- oder Rekuperationsvorgang bei geöffneter erster Kupplung zu einem hybridischen Fahren oder Fahren mit der Brennkraftmaschine angewendet, um mittels eines oder beider elektrohydraulischer Aktoren Gangschaltungen zur Einstellung der richtigen Folgeübersetzungen und der gewünschten Übertragungszustände der zweiten und/oder dritten Kupplung einzustellen. Die Betätigung der ersten Kupplung erfolgt dabei einmalig und unabhängig von den Volumenströmen der elektrohydraulischen Aktoren mittels des Druckspeichers.
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In bevorzugter Weise erfolgt eine Steuerung der Kupplungen derart, dass ein Haftvorgang der ersten Kupplung zeitlich vor einem Haftvorgang der zu schließenden zweiten oder dritten Kupplung gesteuert wird, welche einen Drehmomentschluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem jeweiligen Teilgetriebestrang des Doppelkupplungsgetriebes herstellt.
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Je nach Ausführungsform der Steuereinrichtung kann der Druckspeicher während die erste Kupplung geöffnet ist, insbesondere während eines elektrischen Fahrvorgangs mittels einer Schaltung des zweiten Steuerventils zur Verbindung eines oder beider elektrohydraulischer Aktoren mit dem Druckspeicher befüllt werden.
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Alternativ kann der Druckspeicher mit einer Steuereinrichtung ohne zweites Schaltventil während einer geschlossenen ersten Kupplung bei nicht festgelegter Rastierung befüllt werden.
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Mit anderen Worten kann bei einem P2-Hybridfahrzeug beispielsweise bei einer Volllastanforderung durch den Fahrer folgende Situation gegeben sein: Die Brennkraftmaschine wird über die erste Kupplung wiedergestartet. Unmittelbar müssen eine oder mehrere Zug-Rückschaltungen durchgeführt werden, um den Beschleunigungswunsch des Fahrers zu erfüllen. Während dieses Vorgangs ist es vorteilhaft, dass die drei Kupplungen und das Getriebe parallel betätigbar sind. Dabei können Verfügbarkeitsprobleme auftreten, weil es nur zwei aktive und unabhängige Volumenquellen hat. Die vorgeschlagene Steuereinrichtung verbessert dieses Verfügbarkeitsproblem mit einfachen und kostengünstigen Mitteln. Die vorgeschlagene Steuereinrichtung kann dabei als Modul andere Steuereinrichtungen ohne diese Verbesserung ersetzen.
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Hierzu wird ein Druckspeicher wie Federdruckspeicher als dritte Volumenquelle verwendet, um in der besagten Sondersituation die erste Kupplung anzusteuern, so dass die Brennkraftmaschine wiedergestartet werden kann. In allen anderen Fällen wird die erste Kupplung vorzugsweise unmittelbar über die elektrohydraulischen Aktoren statt über den Druckspeicher betätigt.
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Der Druckspeicher ist bevorzugt zur Einsparung von Aufwand, Kosten und Bauraum derart ausgelegt, dass die Volumenmenge ausschließlich für einen Wiederstart der Brennkraftmaschine ausreicht.
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Der Druckspeicher kann einen Betriebsdruck aufweisen, der einem übertragbaren Kupplungsmoment gegebenenfalls unter Einschluss entsprechender Betriebstoleranzen entspricht, mit dem die Brennkraftmaschine gestartet wird. Wird die erste Kupplung beispielsweise auf einen Betriebsdruck von 40 bar ausgelegt, liegt der Betriebsdruck des Druckspeichers zum Starten der Brennkraftmaschine beispielsweise bei ca. 15 bar, so dass der Druckspeicher auf entsprechend kleine Betriebsdrücke ausgelegt werden kann.
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Zur Einstellung einer vorgegebenen Betätigungsdynamik zum Schließen der ersten Kupplung kann am Ausgang des Druckspeichers eine entsprechende Blende vorgesehen sein.
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Zur Erzielung einer hohen Verfügbarkeit und einer hohen Betätigungsdynamik kann in einer ersten Ausführungsform die Steuerungseinrichtung mit dem Druckspeicher und einem Steuerventil zu dessen Steuerung folgende vorteilhafte Funktionen aufweisen:
- i. Wiederstart der Brennkraftmaschine. Betätigen der ersten Kupplung mittels des Druckspeichers als Volumenquelle unter Entladen des Druckspeichers.
- ii. Öffnen der ersten Kupplung auf einen Bereitschaftspunkt, indem der Kupplungsdruck beziehungsweise das daraus resultierende Kupplungsmoment auf ein kleineres Druckniveau als für den Wiederstart des Verbrenners erforderlich reduziert wird.
- iii. Schließen der ersten Kupplung mit der Volumenquelle eines oder beider elektrohydraulischer Aktoren, ohne dass der Druckspeicher gleichzeitig geladen wird.
- iv. Laden des Druckspeichers ohne gleichzeitige Betätigung der ersten Kupplung. Zur Bereitstellung dieser Funktionen werden nachfolgend drei hydraulische Layouts als Ausführungsbeispiele vorgeschlagen:
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Der Druckspeicher wird mittels eines als 4/3-Proportionalventil ausgebildeten zweiten Steuerventils mit der Druckleitung zwischen den elektrohydraulischen Aktoren angebunden, wobei das erste Steuerventil als 3/2-Schaltventil ausgebildet ist.
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Alternativ kann ein als erstes Steuerventil ausgebildetes 4/3-Proportionalventil in Kombination mit einem Druckspeicher vorsehen sein, dessen Kolben eine Feststellung, beispielsweise eine Rastierung aufweist. Durch die Aktivierung, beispielsweise mittels eines Schaltmagneten wie beispielsweise Hubmagneten der Feststellung kann der Kolben in mehreren Positionen fixiert werden. Diese Hydraulikanordnung wird vorzugsweise verwendet, wenn ein Öffnen der ersten Kupplung auf einen Bereitschaftspunkt zur Reduzierung des Kupplungsmoments zwingend gefordert ist. Alternativ kann ein als 3/2-Schaltventil ausgebildetes erstes Schaltventil in Kombination mit einem Druckspeicher vorgesehen sein, dessen Kolben eine Feststellung aufweist. Durch die Aktivierung der Feststellung kann der Kolben in mehreren Positionen fixiert werden. Diese Hydraulikanordnung wird vorzugsweise verwendet, wenn ein Öffnen der ersten Kupplung auf einen Bereitschaftspunkt zur Reduzierung des Kupplungsmoments nicht zwingend gefordert beziehungsweise nicht notwendig ist. Um einen besseren Fahrkomfort zu erzielen, kann die erste Kupplung vorzugsweise vor der zur Durchführung einer Beschleunigung zu schließenden zweiten oder dritten Kupplung in den Haftzustand gesteuert werden.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein hydraulisches Schaltbild einer Steuereinrichtung mit zwei elektrohydraulischen Aktoren und einem Druckspeicher,
- 2 ein hydraulisches Schaltbild einer gegenüber der Steuereinrichtung der 1 abgewandelten Steuereinrichtung,
- 3 ein hydraulisches Schaltbild einer gegenüber der Steuereinrichtung der 2 abgewandelten Steuereinrichtung,
- 4 ein Funktionsdiagramm der Steuereinrichtung der 2 und
- 5 ein Funktionsdiagramm der Steuereinrichtung der 3.
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Die 1 zeigt das hydraulische Schaltbild der Steuereinrichtung 1 zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs mit der ersten Kupplung K0 zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine. Die beiden elektrohydraulischen Aktoren EPA1 und EPA2 betätigen die zweite und die dritte Kupplung K1, K2, die jeweils einem Teilgetriebestrang eines Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sind. Über die Weiche 2 ist von den beiden elektrohydraulischen Aktoren EPA1, EPA2 ein Volumenstrom 3 zum ersten Steuerventil 4, welches als 3/2-Schaltventil ausgebildet ist, geführt. Über die entsprechende Schaltstellung des Steuerventils 4 wird alternativ die Gangschaltung 5 zur Schaltung der Gänge des Doppelkupplungsgetriebes oder die erste Kupplung K0 beziehungsweise der Druckspeicher 6 mit Druck beaufschlagt beziehungsweise mit dem Teilvolumenstrom 7 versorgt.
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Die Verteilung des Teilvolumenstroms 7 erfolgt mittels des zweiten Steuerventils 8, welches hier als 4/3-Proportionalventil ausgebildet ist.
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Die Steuerung der Steuereinrichtung
1 erfolgt gemäß folgender Steuermatrix:
| Stellung Schaltventil 8 /Stellung Schaltventil 4 | A1 | A0 |
| B2 | Druckspeicher 6 entladen (d.h. Motorwiederstart über K0) | - |
| B1 | Druck in K0 abbauen auf K0 auf Bereitschaftspunkt | Druckspeicher mittels EPA1, EPA2 laden |
| B0 | Druck in K0 halten | Druck in K0 mittels EPA1, EPA2 regulieren |
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Die Schaltfolge der Schaltventile 4, 8 erfolgt dabei von A0B1 → A1B1 → A1B2 → A1B1 → A1B0→ A0B0 und ergibt die Reihenfolge der Vorgänge des hybridischen Antriebsstrangs wie folgt: Laden des Druckspeichers 6 → Übergang mit Schaltbetätigung der Gangschaltung 5 → Motorwiederstart bei durch den Druckspeicher 6 betätigter erster Kupplung K0 → Öffnen der ersten Kupplung K0 auf Betriebspunkt → Halten der ersten Kupplung K0 auf dem Betriebspunkt → EPA1 oder EPA 2 übernimmt Betätigung der ersten Kupplung K0.
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Der Druckspeicher 6 enthält den mittels des Federelements 9 belasteten Druckkolben 10 und ist auf Betriebsdrücke, beispielsweise maximal 15 bar ausgelegt, die zur einmaligen Übertragung eines Startmoments der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine ausreichend sind, so dass der Druckspeicher 6 kostengünstig und bauraumoptimiert ausgebildet werden kann.
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Das Laden des Druckspeichers
6 erfolgt bei geöffneter Kupplung
K0 während eines elektrischen Fahrens. Hierzu befindet sich das Steuerventil
4 in Stellung
A0 und das Steuerventil
8 in Stellung
B1. Der Druckspeicher wird dabei stets vollständig geladen. Die
2 zeigt das hydraulische Schaltbild der gegenüber der Steuereinrichtung
1 der
1 abgeänderten Steuereinrichtung
1a. Im Unterschied zu dieser ist das erste Steuerventil
4a als 4/3-Proportionalventil ausgebildet. Auf ein zweites Steuerventil wird verzichtet. Stattdessen ist an dem Druckkolben
10a des Druckspeichers die Rastierung
11a angeordnet, in die der Rastierbolzen
13a des Schaltmagneten
12a schaltbar eingreift und den Druckkolben
10a abhängig von der Teilung der Rastierung
11a beliebig festlegt.
| Stellung Schaltmagnet 12a / Stellung Schaltventil 4a | Druckkolben 10a festgelegt (B1) | Druckkolben 10a nicht festgelegt (B0) |
| A2 | Druck in K0 wird gehalten | Druckspeicher 6a wird entladen (d.h. Motorwiederstart über K0) |
| A1 | Druck in K0 wird bis zum Bereitschaftspunkt abgebaut | Druck in K0 wird bis zum Bereitschaftspunkt abgebaut |
| A0 | Druck wird an K0 wird mittels EPA1, EPA2 reguliert | Druckspeicher 6a wird mittels EPA1, EPA2 geladen |
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Die Schaltabläufe des Ventils 4a und des Schaltmagneten 12a erfolgen dabei wie folgt, wobei B0 für die nicht festgelegte und B1 für die festgelegte Stellung des Druckkolbens 10a steht: A2B0 → A1BO → A1B1 → A2B1 → A0B1 → A0B0. Dies bedeutet folgende Steuerung des hybridischen Antriebsstrangs:
- Motorwiederstart mittels durch den Druckspeicher betätigter K0 → K0 auf Betriebspunkt → Übergang mit Schaltung von Gängen in Gangschaltung 5a → Halten K0 auf Betriebspunkt → EPA1, EPA2 übernimmt K0 →Laden des Druckspeichers 6a.
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In der dargestellten Stellung A0 des Steuerventils 4a wird die erste Kupplung K0 betätigt. Abhängig von der Stellung des Schaltmagneten 12a wird der Druckspeicher 6a befüllt. Anschließend wird der Schaltmagnet 12a geschaltet, so dass der befüllte Zustand des Druckspeichers 6a mittels des in die Rastierung 11a eingreifenden Rastierbolzens 13a der befüllte Zustand des Druckspeichers 6a unabhängig vom Kupplungszustand der ersten Kupplung K0 durch Festlegung des Druckkolbens 10a gehalten wird.
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In der Stellung A1 des Steuerventils 4a wird die erste Kupplung K0 geöffnet, während der Druckspeicher 6a bei aktiviertem Schaltmagneten 12a befüllt bleibt. Gleichzeitig kann in der Stellung A1 mittels der Gangschaltung 5a das Doppelkupplungsgetriebe betätigt werden, das heißt Gänge geschaltet werden.
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In der Stellung A2 des Steuerventils 4a kann mittels des Druckspeichers 6a die erste Kupplung K0 zum Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine geschlossen werden. Gleichzeitig kann die Gangschaltung 5a betätigt werden.
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In allen drei Stellungen A0, A1, A2 des Steuerventils 4a können die Kupplungen K1, K2 unabhängig voneinander mittels der elektrohydraulischen Aktoren EPA1, EPA2 betätigt werden.
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Die Blende
14a dient der Betätigungsdynamik der Betätigung der ersten Kupplung
K0 und reguliert den Volumenstrom vom Druckspeicher in Richtung erster Kupplung
K0. Die
3 zeigt das hydraulische Schaltbild der gegenüber der Steuereinrichtung
1a der
2 weiter vereinfachten Steuereinrichtung
1b. Im Unterschied zu dieser ist das erste Steuerventil
4b als 3/2-Schaltventil ausgebildet.
| Stellung Schaltmagnet 12b / Stellung Schaltventil 4b | Druckkolben 10a festgelegt (B1) | Druckkolben 10a nicht festgelegt (B0) |
| A1 | Druck in K0 halten | Druckspeicher entladen (d.h. Motorwiederstart über K0) |
| A0 | Druck in K0 mittels EPA1, EPA2 regulieren | Druckspeicher 6b mittels EPA1, EPA2 laden |
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Die Schaltabläufe des Ventils 4b und des Schaltmagneten 12b erfolgen dabei wie folgt, wobei B0 für die nicht festgelegte und B1 für die festgelegte Stellung des Druckkolbens 10b steht: A1B0 → A1B1 → A0B1 → A0B0. Dies bedeutet folgende Steuerung des hybridischen Antriebsstrangs:
- Motorwiederstart mittels durch den Druckspeicher betätigter K0 → K0 in geschlossener Stellung mit Startermoment halten → EPA1, EPA2 übernimmt K0 →Laden des Druckspeichers 6b.
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In der dargestellten Stellung A0 des Steuerventils 4b wird die erste Kupplung K0 mittels des Volumenstroms geschlossen und gleichzeitig der Druckspeicher 6b bei inaktivem Schaltmagneten 12b befüllt. Anschließend wird der Schaltmagnet 12b aktiviert und damit der Druckkolben 10b mittels der Rastierung 11b festgelegt. Danach kann die erste Kupplung K0 unabhängig vom Druckspeicher 6b von den elektrohydraulischen Aktoren EPA1, EPA2 betätigt werden.
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In der Stellung A1 des Steuerventils 4b ist der Zugang zur ersten Kupplung K0 gesperrt und die Gangschaltung 5b kann betätigt werden. Bei einem Wiederstart der Brennkraftmaschine nach elektrischer Fahrt mit geöffneter erster Kupplung K0 wird in dieser Stellung A1 durch eine Deaktivierung des Schaltmagneten 12b die Kupplung K0 mittels des sich entspannenden Druckspeichers 6b soweit geschlossen, dass zumindest das Startmoment der Brennkraftmaschine übertragen werden kann.
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Die 4 und 5 zeigen unter Bezug auf die Steuereinrichtungen 1a, 1b der 2 und 3 die Funktionsdiagramme 16, 17 eines Wiederstarts der Brennkraftmaschine durch die Elektromaschine anhand der Steuereinrichtung 1a, dargestellt in 4 und der Steuereinrichtung 1b, dargestellt in 5. Die jeweils drei Teildiagramme I, II, III zeigen dabei die nachfolgend aufgeführten Momente, Drehzahlen und Beschleunigung des Kraftfahrzeugs mit dem hybridischen Antriebsstrang mit den entsprechenden Steuereinrichtungen 1a, 1b als Kurven über die Zeit t.
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In den Teildiagrammen I zeigen die Kurven 18, 18a das Kupplungsmoment der ersten Kupplung K0, die Kurven 19, 19a das Kupplungsmoment der zweiten Kupplung K1, die Kurven 20, 20a das Kupplungsmoment der dritten Kupplung K2, die Kurven 21, 21a das Moment der Elektromaschine und die Kurven 22, 22a das Motormoment der Brennkraftmaschine.
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Im zweiten Teildiagramm II zeigen die Kurven 23, 23a die Drehzahl der Getriebeeingangswellen des ersten Teilantriebsstrangs, die Kurven 24, 24a die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des zweiten Teilantriebsstrangs, die Kurven 25, 25a die Drehzahl der Elektromaschine und die Kurven 26, 26a die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die Kurven 27, 27a des Teildiagramms III zeigen die Beschleunigung des Fahrzeugs. In den 2 und 4 ist der Druckspeicher 6a voll und die Rastierung 11a ist festgestellt. Das Steuerventil 4a befindet sich in der Stellung A2, damit der aktuell eingelegte Gang ausgelegt und der Zielgang mit der geeigneten Übersetzung eingelegt werden kann. Nach der Gangschaltung wird die dem Teilantriebsstrang mit dem Zielgang zugeordnete Kupplung an einen Bereitschaftspunkt gefahren.
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Zum Zeitpunkt t1 wird die Rastierung 11a deaktiviert. Der Druckspeicher 6a fördert über die Blende 14a Ölvolumen in die Betätigungseinrichtung der ersten Kupplung K0. Mit der Blende 14a ist ein vordefinierter Volumenstrom und damit die vorgegebene Aktuierungsdynamik einstellbar. Nach Abschluss der Betätigung herrscht der gleiche Druck in der Betätigungseinrichtung der ersten Kupplung K0 und im Druckspeicher. Wird die erste Kupplung K0 beispielsweise auf einen Betriebsdruck von 40 bar ausgelegt, liegt der Betriebsdruck des Druckspeichers 6a typischerweise bei ca. 15 bar. Nachdem die Brennkraftmaschine gestartet ist, wird das Druckniveau in der ersten Kupplung K0 über das Steuerventil 4a auf den Druck des Bereitschaftspunkts abgesenkt. Damit wird auch der Druckspeicher 6a im Wesentlichen bis auf einen geringen Restdruck am Bereitschaftspunkt entleert. Das Steuerventil 4a wird dabei zwischen die Stellungen A1 und A2 geschaltet. Zum Abschluss wird das Steuerventil in die Stellung A2 geschaltet.
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Die Rastierung 11a wird wieder aktiviert und die Kolbenposition des Druckkolbens 10a des Druckspeichers 6a wird mechanisch festgesetzt. Die erste Kupplung K0 wird geöffnet, erreicht am Zeitpunkt t2 den Bereitschaftspunkt und bleibt am Bereitschaftspunkt. Parallel dazu findet eine Überschneidungsschaltung der zweiten und dritten Kupplung K1, K2 statt. Danach fährt die Kupplung K1, K2, welche nicht dem Teilantriebsstrang mit dem Zielgang zugeordnet ist, in einen vollständig geöffneten Zustand. Das Steuerventil 4a wird wieder in die Stellung A0 geschaltet. Die erste Kupplung K0 wird mittels des Volumenstroms eines der elektrohydraulischen Aktoren EPA1, EPA2 zum Zeitpunkt t2 geschlossen. Da die Feststellung des Druckkolbens 10a aktiviert ist, wird der Druckspeicher 6a währenddessen nicht befüllt.
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In den 3 und 5 bleibt die erste Kupplung K0 nach dem Wiederstart der Brennkraftmaschine geschlossen. Um den Fahrkomfort nicht zu verschlechtern, wird die erste Kupplung K0 vor der Kupplung mit dem Zielgang in den Haftzustand geschaltet. Der Druckspeicher 6b ist vollständig befüllt und die Rastierung 11b ist aktiviert. Das Steuerventil 4b ist in die Stellung A1 geschaltet, damit der vorgewählte Gang ausgelegt und der Zielgang eingelegt werden kann. Nach Abschluss der Schaltung wird die dem Zielgang zugeordnete Kupplung K1 oder K2 an den Bereitschaftspunkt gefahren. Die Rastierung 11b des Druckkolbens 10b ist deaktiviert. Der Druckspeicher 6b fördert über eine Blende Ölvolumen in die Betätigungseinrichtung der ersten Kupplung K0, so dass diese zum Zeitpunkt t1 geöffnet wird. Mittels der Blende wird ein vordefinierter Volumenstrom mit der von dieser abhängigen Aktuierungsdynamik vorgegeben. Es herrscht am Ende des Vorgangs der gleiche Druck in der Betätigungseinrichtung der ersten Kupplung K0 und im Druckspeicher 6b.
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Parallel dazu findet eine Überschneidungsschaltung von K1 und K2 statt. Danach fährt die nicht dem Zielgang zugeordnete Kupplung K1 oder K2 in den vollständig geöffneten Zustand.
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Die Rastierung 11b wird aktiviert und das Steuerventil 4b in die Stellung A0 geschaltet. Die erste Kupplung K0 wird mittels des Volumenstroms eines elektrohydraulischen Aktors EPA1, EPA2 betätigt. Da die Rastierung 11b aktiviert ist, wird der Druckspeicher 6b währenddessen nicht befüllt.
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Der Befüllvorgang wie Ladevorgang des Druckspeichers 6a, 6b der Steuereinrichtungen 1a, 1b erfolgt bei geschlossener erster Kupplung K0. Das Steuerventil 4a, 4b befindet sich dabei in der Stellung A0. Einer der beiden elektrohydraulischen Aktoren EPA1, EPA2 hat hierbei direkte Verbindung mit der Kupplung K0 und hält den Kupplungsdruck zur Einstellung des vorgegebenen Kupplungsmoments auf einem vorgegebenen Wert.
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Wird der vorgegebene Kupplungsdruck unter einen vorgegebenen Wert gesenkt, wird die Rastierung 11a, 11b deaktiviert. Parallel zu der Betätigung der Kupplung K0 lädt der elektrohydraulische Aktor EPA1, EPA2 mit voller Leistung den Druckspeicher 6a, 6b. Der Gesamtdruck ist dabei so vorgegeben, dass der aufzubringende Kupplungsdruck während der Befüllung des Druckspeichers aufrechterhalten wird.
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Ändern sich während der Befüllung der Druckspeicher 6a, 6b die Druckbedingungen, das heißt, steigt beispielsweise ein Solldruckwert für die Kupplung K0 beispielsweise infolge eines höher zu übertragenden Kupplungsmoments, so dass die erste Kupplung K0 Gefahr läuft, zu wenig Drehmoment übertragen zu können, wird die Rastierung 11a, 11b sofort aktiviert, damit die Befüllung des Druckspeichers 6a, 6b gestoppt wird. Der entsprechende elektrohydraulische Aktor EPA1, EPA2 pumpt nun nur in Richtung Kupplung K0 und kann den Kupplungsdruck in sehr kurzer Zeit wieder auf den Zieldruck bringen. Wird der Solldruckwert wieder erniedrigt, kann der Druckspeicher 6a, 6b weiter geladen werden.
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Es versteht sich, dass der Begriff „Rastierung“ entsprechend den Rastierungen 11a, 11b der 2 und 3 nicht die Erfindung beschränkend offenbart ist. Vielmehr sind unter „Rastierung“ alle Möglichkeiten einer variablen Feststellung des Druckkolbens 10a, 10b umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuereinrichtung
- 1a
- Steuereinrichtung
- 1b
- Steuereinrichtung
- 2
- Weiche
- 3
- Volumenstrom
- 4
- Steuerventil
- 4a
- Steuerventil
- 4b
- Steuerventil
- 5
- Gangschaltung
- 5a
- Gangschaltung
- 5b
- Gangschaltung
- 6
- Druckspeicher
- 6a
- Druckspeicher
- 6b
- Druckspeicher
- 7
- Teilvolumenstrom
- 8
- Steuerventil
- 9
- Federelement
- 10
- Druckkolben
- 10a
- Druckkolben
- 10b
- Druckkolben
- 11a
- Rastierung
- 11b
- Rastierung
- 12a
- Schaltmagnet
- 12b
- Schaltmagnet
- 13a
- Rastierbolzen
- 14a
- Blende
- 16
- Funktionsdiagramm
- 17
- Funktionsdiagramm
- 18
- Kurve
- 18a
- Kurve
- 19
- Kurve
- 19a
- Kurve
- 20
- Kurve
- 20a
- Kurve
- 21
- Kurve
- 21a
- Kurve
- 22
- Kurve
- 22a
- Kurve
- 23
- Kurve
- 23a
- Kurve
- 24
- Kurve
- 24a
- Kurve
- 25
- Kurve
- 25a
- Kurve
- 26
- Kurve
- 26a
- Kurve
- 27
- Kurve
- 27a
- Kurve
- A0
- Stellung
- A1
- Stellung
- A2
- Stellung
- B0
- Stellung
- B1
- Stellung
- B2
- Stellung
- EPA1
- elektrohydraulischer Aktor
- EPA2
- elektrohydraulischer Aktor
- K0
- Kupplung
- K1
- Kupplung
- K2
- Kupplung
- t
- Zeit
- t1
- Zeitpunkt
- t2
- Zeitpunkt
- t3
- Zeitpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016217381 A1 [0005]
