DE102018205521A1

DE102018205521A1 - Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102018205521A1
Application number: DE102018205521.1A
Authority: DE
Inventors: Moritz Riegger; Mario Steinborn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2019-10-17

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat (1), ein Gruppengetriebe (2) und einen Abtrieb (3) aufweist. Das Antriebsaggregat weist eine elektrische Maschine (7) auf, die an eine Eingangswelle (6) des Gruppengetriebes (2) gekoppelt ist. Das Gruppengetriebe umfasst zumindest ein Hauptgetriebe (9) und eine antriebstechnisch dem Hauptgetriebe vorgeschaltete Splitgruppe (10), deren Übersetzungsstufen (K1, K2) schaltbare Eingangskonstanten des Hauptgetriebes (9) bilden und deren Übersetzungsstufen (K1, K2) über Synchronschaltelemente (12, 13) schaltbar sind. Dann, wenn zwischen zwei Übersetzungsstufen (K1, K2) der Splitgruppe (10) geschaltet wird, wird zunächst ein erstes Synchronschaltelement (12) der Splitgruppe ausgelegt und anschließend ein zweites Synchronschaltelement (13) der Splitgruppe eingelegt wird, wobei das einzulegende zweite Synchronschaltelement (13) über eine Synchronisierungseinrichtung desselben durch Aufbringen eines mechanischen Synchronisierungsmoments und zeitlich parallel oder zeitlich überschneidend auch über die elektrische Maschine (7) durch Aufbringen eines elektrischen Synchronisierungsmoments synchronisiert wird, wobei das durch die elektrische Maschine (7) aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment richtungsgleich wie das mechanische Synchronisierungsmoment und betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen bekannt, die als Getriebe ein Gruppengetriebe aufweisen. Ein Gruppengetriebe verfügt über ein Hauptgetriebe, über eine dem Hauptgetriebe vorgeschaltete Splitgruppe sowie vorzugsweise ferner über eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe. Das Hauptgetriebe wird auch als Hauptgruppe bezeichnet. Dabei sind Schaltvorgänge in der Splitgruppe und der optionalen Bereichsgruppe typischerweise synchronisiert und Schaltvorgänge im Hauptgetriebe typischerweise unsynchronisiert. Ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem Gruppengetriebe ist aus der DE 10 2007 007 257 A1 bekannt.
Wie bereits ausgeführt, sind Schaltungen in der Splitgruppe eines Gruppengetriebes synchronisiert schaltbar. Hierzu verfügt die Splitgruppe des Gruppengetriebes über Synchronschaltelemente mit mechanischen Synchronisierungseinrichtungen, wobei über die mechanische Synchronisierungseinrichtung eines Synchronschaltelements, die auch als Synchronisierungsring bezeichnet wird, zur Synchronisierung eines einzulegenden Synchronschaltelements ein mechanisches Synchronisierungsmoment auf das einzulegende Synchronschaltelement aufgebracht werden kann. Dann, wenn in der Splitgruppe eines Gruppengetriebes Übersetzungsstufen geschaltet werden sollen, besteht nach der Praxis bislang die Gefahr, dass eine sogenannte Synchronisierungszeit, die zur Drehzahlangleichung benötigt wird, zu lange ist, die mechanische Synchronisierungseinrichtung das zu schließende Synchronschaltelement zu früh entsperrt und es zu einem sogenannten Ratschen am zu schließenden Synchronschaltelement kommen kann. Dies ist von Nachteil.
Aus der DE 10 2007 007 257 A1 ist es bekannt, bei Schaltvorgängen im Gruppengetriebe die elektrische Maschine als Synchronisierungsmittel oder Synchronisierungshilfe oder Schalthilfe zu nutzen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird zeitlich parallel oder zeitlich überschneidend zur Synchronisierung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements über die Synchronisierungseinrichtung desselben das einzulegende zweite Synchronschaltelement über die elektrische Maschine auch durch Aufbringen eines elektrischen Synchronisierungsmoments synchronisiert, wobei das durch die elektrische Maschine aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment richtungsgleich oder vorzeichengleich wie das mechanische Synchronisierungsmoment und auch betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment ist.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass zeitlich parallel bzw. zeitlich überschneidend zur mechanischen Synchronisierung eines einzulegen Synchronschaltelements der Splitgruppe des Gruppengetriebes eine elektrische Synchronisierung des einzulegen Synchronschaltelements der Splitgruppe über die elektrische Maschine erfolgt, und zwar derart, dass das durch die elektrische Maschine aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment richtungsgleich oder vorzeichengleich wie das mechanische Synchronisierungsmoment und ferner betragsmäßig kleiner als dasselbe ist.
Hierdurch kann die Synchronisierungszeit verkürzt werden. Ferner kann sicher verhindert werden, dass die mechanische Synchronisierungseinrichtung des Synchronschaltelements frühzeitig entsperrt und es zu einem Ratschen am zu schließenden Synchronschaltelement der Splitgruppe kommt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die mechanische Synchronisierungseinrichtung durch die elektrische Maschine aktiv unterstützt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt zwischen dem Beginn des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments und dem Beginn des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments eine steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne.
Diese steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne kann Null oder in etwa Null betragen, sodass dann der Beginn des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments mit dem Beginn des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments zusammenfällt oder in etwa zusammenfällt. Alternativ ist die steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne größer als Null, sodass der Beginn des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments nach dem Beginn des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments liegt.
Durch die steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne kann der Beginn des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments in Bezug auf den Beginn des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments optimal an die Bedürfnisse der Splitgruppe des jeweiligen Gruppengetriebes angepasst werden.
Dann, wenn die mechanische Synchronisierungseinrichtung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements anfängt zu entsperren, wird das von der Synchronisierungseinrichtung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements aufgebrachte mechanische Synchronisierungsmoment abgebaut, wobei vor diesem Zeitpunkt begonnen wird, das von der elektrischen Maschine aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment abzubauen. Damit wird vorzugsweise dann begonnen, das von der elektrischen Maschine aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment abzubauen, wenn eine Differenz zwischen einer Ziel-Differenzdrehzahl des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements und einer Ist-Differenzdrehzahl des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements kleiner als ein steuerungsseitig vorgegebener Grenzwert wird. Diese Details dienen der Sicherstellung, dass der Entsperrvorgang des mechanischen Synchronisierungselements bei Drehzahlgleichheit oder einer geringen Drehzahldifferenz zwischen der Ziel-Differenzdrehzahl und der Ist-Differenzdrehzahl des einzulegenden Synchronschaltelements erfolgt. Hierdurch kann das zu schließende und damit einzulegende Synchronschaltelement besonders vorteilhaft eingelegt bzw. geschlossen werden.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ist in Anspruch 11 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein exemplarisches Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs; und
2 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der Erfindung.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt ein Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 1, mit einem Gruppengetriebe 2 und mit einem Abtrieb 3.
Das Antriebsaggregat 1 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste Antriebsquelle 4, insbesondere einen Verbrennungsmotor 4, und eine als elektrische Maschine 7 ausgebildete zweite Antriebsquelle. Die erste Antriebsquelle 4 ist über eine Trennkupplung 5, die auch als Anfahrkupplung bezeichnet wird, an eine Eingangswelle 6 des Gruppengetriebes 2 koppelbar. Die elektrische Maschine 7 ist permanent an die Eingangswelle 6 des Gruppengetriebes 2 gekoppelt. Der Abtrieb 3 ist an eine Ausgangswelle 8 des Gruppengetriebes 2 gekoppelt.
Das Gruppengetriebe 2 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Hauptgetriebe 9, eine dem Hauptgetriebe 9 antriebstechnisch vorgeschaltete Splitgruppe 10 sowie eine dem Hauptgetriebe 9 antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe 11. Die Bereichsgruppe 11 ist optional. Das Hauptgetriebe 9 wird auch als Hauptgruppe bezeichnet.
Das Hauptgetriebe 9 des Gruppengetriebes 2 ist als Direktganggetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt und weist zwei Vorgelegewellen 21, 22 auf.
Das Hauptgetriebe 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit drei Übersetzungsstufen G1, G2 und G3 für eine Vorwärtsfahrt und einer Übersetzungsstufe R für eine Rückwärtsfahrt ausgebildet. Losräder der Übersetzungsstufen G1, G2 und R sind jeweils drehbar auf einer Hauptwelle gelagert und über zugeordnete, als Klauenkupplungen ausgebildete Schaltelemente 15, 16, 18 und 19 schaltbar. Die zugeordneten Festräder sind drehfest auf den Vorgelegewellen 21, 22 angeordnet. Die beiden Schaltelemente 15, 16 und die beiden Schaltelemente 18, 19 bilden jeweils ein Schaltpaket 17 bzw. 20 aus. Das Hauptgetriebe 9 ist unsynchronisiert schaltbar.
Die Splitgruppe 10 des Gruppengetriebes 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zweistufig ausgebildet und ebenfalls in Vorgelegebauweise ausgeführt, wobei die beiden Übersetzungsstufen K1 und K2 der Splitgruppe 10 zwei schaltbare Eingangskonstante des Hauptgetriebes 9 bilden. Die beiden Übersetzungsstufen K1, K2 weisen eine geringere Übersetzungsdifferenz auf.
Das Losrad der ersten Übersetzungsstufe K1 ist drehbar auf der Eingangswelle 6 gelagert. Das Losrad der zweiten Übersetzungsstufe K2 ist drehbar auf der Hauptwelle gelagert. Die Festräder beider Übersetzungsstufen K1, K2 der Splitgruppe 10 sind jeweils drehfest mit den eingangsseitig verlängerten Vorgelegewellen 21, 22 des Hauptgetriebes 9 angeordnet. Synchronisiert ausgebildete Schaltelemente 12, 13, sogenannte Synchronschaltelemente, der Splitgruppe 10 sind zu einem gemeinsamen Schaltpaket 14 zusammengefasst.
Die dem Hauptgetriebe 9 nachgeordnete, optionale Bereichsgruppe 11 des Gruppengetriebes 2 ist ebenfalls zweistufig ausgebildet, jedoch als Planetengetriebe 24. Das Sonnenrad 25 ist drehfest mit der ausgangsseitig verlängerten Hauptwelle des Hauptgetriebes 9 verbunden. Der Planetenträger 27 ist drehfest mit der Ausgangswelle 8 des Gruppengetriebes 2 gekoppelt. Das Hohlrad 26 steht mit einem Schaltpaket 23 mit zwei synchronisierten Schaltkupplungen in Verbindung, durch welche die Bereichsgruppe 11 wechselweise durch die Verbindung des Hohlrads 26 mit einem feststehenden Gehäuseteil in eine Langsamfahrstufe L und durch die Verbindung des Hohlrads 26 mit dem Planetenträger 27 in eine Schnellfahrstufe S schaltbar ist. Die Bereichsgruppe 11 ist synchronisiert schaltbar.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs mit einem Gruppengetriebe 2, nämlich Details zur Ausführung einer Schaltung in der Splitgruppe 10 zum Wechsel von der Übersetzungsstufe K1 auf die Übersetzungsstufe K2 oder zum Wechsel von der Übersetzungsstufe K2 auf die Übersetzungsstufe K1, und zwar unter Verkürzung der Synchronisierungszeit und unter Vermeidung der Gefahr, dass das für die Schaltung zwischen den Übersetzungsstufen zu schließende Synchronschaltelement der Splitgruppe 10 zu früh entsperrt und es zu einem Ratschen an demselben kommt.
Zur nachfolgenden einfacheren Darstellung der Erfindung sei nachfolgend davon ausgegangen, dass von der Übersetzungsstufe K1, in welcher als erstes Synchronschaltelement das Synchronschaltelement 12 geschlossen ist, auf die Übersetzungsstufe K2, in welcher als zweites Synchronschaltelement das Synchronschaltelement 13 geschlossen ist, gewechselt werden soll, sodass demnach zur Ausführung des Wechsels von der Übersetzungsstufe K1 auf die Übersetzungsstufe K2 das erste Synchronschaltelement 12 der Splitgruppe 10 ausgelegt und anschließend das zweite Synchronschaltelement 13 der Splitgruppe 10 eingelegt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass von der Übersetzungsstufe K2, in welcher als erstes Synchronschaltelement das Synchronschaltelement 13 geschlossen ist, auf die Übersetzungsstufe K1, in welcher als zweites Synchronschaltelement das Synchronschaltelement 12 geschlossen ist, gewechselt werden soll, sodass dann zur Ausführung des Wechsels von der Übersetzungsstufe K2 auf die Übersetzungsstufe K1 das erste Synchronschaltelement 13 der Splitgruppe 10 ausgelegt und anschließend das zweite Synchronschaltelement 12 der Splitgruppe 10 eingelegt wird.
Das einzulegende zweite Synchronschaltelement 13 wird beim Einlegen über eine Synchronisierungseinrichtung des einzulegenden Synchronschaltelements 13 durch Aufbringen eines mechanischen Synchronisierungsmoments synchronisiert, wobei es sich bei einer solchen mechanischen Synchronisierungseinrichtung typischerweise um einen Synchronring des Synchronschaltelements handelt.
Erfindungsgemäß wird zeitlich parallel bzw. zeitlich überschneidend zur Synchronisierung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements 13 über die mechanische Synchronisierungseinrichtung desselben das einzulegende zweite Synchronschaltelement 13 auch über die elektrische Maschine 7 durch Aufbringen eines elektrischen Synchronisierungsmoments synchronisiert, und zwar derart, dass das durch die elektrische Maschine 7 aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment einerseits richtungsgleich bzw. vorzeichengleich wie das mechanische Synchronisierungsmoment und andererseits betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment ist.
Das elektrische Synchronisierungsmoment ist immer, also über die gesamte Zeitspanne des gemeinsamen Anliegens der beiden Synchronisierungsmomente, betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment. Das elektrische Synchronisierungsmoment ist niemals größer als das mechanische Synchronisierungsmoment. Das elektrische Synchronisierungsmoment zur unterstützenden Synchronisierung des jeweiligen einzulegenden Synchronschaltelements der Splitgruppe 10 liegt nur dann an bzw. wird nur dann aufbracht, wenn auch das mechanische Synchronisierungsmoment anliegt.
Ein vorzeitiges Entsperren der mechanischen Synchronisierungseinrichtung des zu schließenden Synchronschaltelements kann verhindert werden, sodass es dann zu keinem Ratschen an demselben kommt.
Weitere erfindungsgemäße Details werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, wobei 2 über der Zeit t mehrere zeitliche Kurvenverläufe 28, 29, 30 und 31 zeigt. Der Kurvenverlauf 28 der 2 zeigt einen Schaltweg des Schaltpakets 14 der Splitgruppe 10. Der Kurvenverlauf 29 der 2 zeigt ein mechanisches Synchronisierungsmoment beim Synchronisieren des zu schließenden Synchronschaltelements der Splitgruppe 10 und der Kurvenverlauf 30 der 2 ein elektrisches Synchronisierungsmoment beim Synchronisieren des zu schließenden Synchronschaltelements der Splitgruppe 10. Der Kurvenverlauf 30 zeigt einen Ist-Drehzahlverlauf am zu schließenden bzw. einzulegenden Synchronschaltelement der Splitgruppe 10.
Vor dem Zeitpunkt t1 der 2 ist (siehe Schaltweg 28 des Schaltpakets 14 der Splitgruppe 10) die erste Übersetzungsstufe K1 gewählt und das erste Synchronschaltelement 12 vollständig geschlossen. Nach dem Zeitpunkt t8 ist die zweite Übersetzungsstufe K2 eingelegt und das zweite Synchronschaltelement 13 vollständig geschlossen. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t8 erfolgt der Wechsel von der Übersetzungsstufe K1 in die Übersetzungsstufe K2 der Splitgruppe 10 des Gruppengetriebes 2.
Dann, wenn von der Übersetzungsstufe K1 auf die Übersetzungsstufe K2 gewechselt werden soll, wird beginnend mit dem Zeitpunkt t1, zu welchem das erste Synchronschaltelement 12 der Splitgruppe 10 noch eingelegt ist, begonnen, das erste Synchronschaltelement 12 der Splitgruppe 10 auszulegen, wobei das Auslegen des ersten Synchronschaltelements 12 zum Zeitpunkt t2 beendet ist. Beginnend mit dem Zeitpunkt t2 befindet sich das Schaltpaket 14 in Neutral. Dieser Neutral-Zustand des Schaltpakets 14 hält bis zum Zeitpunkt t3 an. Zu dem Zeitpunkt t3 wird begonnen, das zweite Schaltelement 13 der Splitgruppe 10 einzulegen.
Zum Zeitpunkt t4 beginnt die Synchronisierung des für den Übersetzungsstufenwechsel einzulegenden zweiten Schaltelements 13, und zwar dadurch, dass beginnend mit dem Zeitpunkt t4 die mechanische Synchronisierungseinrichtung des zu schließenden Synchronschaltelements 13 beginnt, ein mechanisches Synchronisierungsmoment 29 auf das einzulegende Synchronschaltelement aufzubringen. Beginnend mit dem Zeitpunkt t5 ist dieses mechanische Synchronisierungsmoment 29 konstant.
Wie 2 entnommen werden kann, wird zeitlich parallel bzw. zeitlich überschneidend zu der mechanischen Synchronisierung über das mechanische Synchronisierungsmoment 29 ein elektrisches Synchronisierungsmoment 30 über die elektrische Maschine 7 aufgebracht, wobei das durch die elektrische Maschine 7 aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment 30 richtungsgleich und damit vorzeichengleich wie das mechanische Synchronisierungsmoment 29 ist.
Ferner ist das elektrische Synchronisierungsmoment 30 betragsmäßig immer kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment 29.
Das elektrische Synchronisierungsmoment 30 wird nur dann aufgebracht, wenn auch das mechanische Synchronisierungsmoment 29 anliegt.
Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das elektrische Synchronisierungsmoment 30 beginnend mit dem Zeitpunkt t5 aufgebaut und aufgebracht, sodass demnach zwischen dem Beginn t4 des Aufbringens mechanischen Synchronisierungsmoments 29 und dem Beginn t5 des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments 30 eine steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne Δt liegt.
Diese Zeitspanne Δt ist in 2 größer als Null, sodass demnach der Beginn des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments 30 zum Zeitpunkt t5 nach dem Beginn des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments 29 zum Zeitpunkt t4 liegt.
Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass die steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne Δt Null oder in etwa Null beträgt, wobei dann Zeitpunkte t4 und t5 zusammenfallen oder in etwa zusammenfallen, sodass dann der Beginn des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments 30 mit dem Beginn des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments 29 zusammenfällt oder in etwa zusammenfällt.
Wenn die Synchronisierungseinrichtung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements 13 anfängt zu entsperren, wird das von der Synchronisierungseinrichtung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements 13 aufgebrachte mechanische Synchronisierungsmoment 29 abgebaut, wobei in 2 dieses mechanische Synchronisierungsmoment 29 zum Zeitpunkt t7 vollständig abgebaut ist. Bei Drehzahlgleichheit baut sich das mechanische Synchronisierungsmoment ab und die mechanische Synchronisierungseinrichtung entsperrt.
2 kann weiterhin entnommen werden, dass vor diesem Zeitpunkt, zu welchem begonnen wird, das mechanische Synchronisierungsmoment 29 abzubauen, zum Zeitpunkt t6 begonnen wird, das von der elektrischen Maschine 7 aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment 30 abzubauen, wobei in 2 der Abbau des von der elektrischen Maschine 7 aufgebrachten elektrischen Synchronisierungsmoments 30 rampenartig erfolgt. Im Unterschied hierzu kann das von der elektrischen Maschine 7 aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment 30 auch stufenartig abgebaut werden.
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird demnach vor dem Abbau des mechanischen Synchronisierungsmoments 29 begonnen, das elektrische Synchronisierungsmoment 30 abzubauen, und zwar in 2 beginnend mit dem Zeitpunkt t6.
Insbesondere wird dann begonnen, das von der elektrischen Maschine 7 aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment 30 abzubauen, wenn eine Differenz zwischen einer Ziel-Differenzdrehzahldes einzulegenden zweiten Synchronschaltelements 13 und einer Ist-Differenzdrehzahldesselben kleiner als ein steuerungsseitig vorgegebener Grenzwert wird.
Bei der Ziel-Differenzdrehzahl des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements 13 handelt es sich um die Synchrondrehzahl n_SYN-K2 der einzulegenden Übersetzungsstufe K2 der Splitgruppe 10. Bei der Ist-Differenzdrehzahl um die aktuelle Differenzdrehzahl des einzulegenden Synchronschaltelements 13 des Kurvenverlaufs 31. Dann, wenn diese Differenz kleiner als ein Grenzwert wird, wird begonnen, das elektrische Synchronisierungsmoment 30 vor dem mechanischen Synchronisierungsmoment 29 abzubauen. Dadurch wird sichergestellt, dass beim letztendlichen Einlegen des einzulegenden Synchronschaltelements 13 kein elektrisches oder nur noch ein geringes elektrisches Synchronisierungsmoment 30 anliegt.
Durch den Abbau des Moments 30 der elektrischen Maschine vor dem mechanischen Synchronisierungsmoment 29 wird sichergestellt, dass die Synchronisierungseinrichtung nicht frühzeitig entsperrt und es nicht zum Ratschen kommt.
Bei der Festlegung des Zeitpunkts, zu welchem begonnen wird, das mechanische Synchronisierungsmoment 30 abzubauen, können Totzeiten im Antriebsstrang, zum Beispiel bei der Ansteuerung der elektrischen Maschine 7, der Ansteuerung von Ventilen sowie Signalvorzugszeiten, berücksichtigt werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass steuerungsseitig die vorgegebene Differenzdrehzahl entsprechend gewählt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren, mit welchem die Synchronisierung eines einzulegenden Schaltelements in der Splitgruppe 10 des Gruppengetriebes 2 erfolgt, kann, dann genutzt werden, wenn im Hauptgetriebe 9 ein Gang eingelegt ist und bleibt oder auch dann, wenn sich das Hauptgetriebe 9 in Neutral befindet. Die Erfindung kann bei allen Schaltungstypen des Gruppengetriebes 2 genutzt werden, in welchen die Splitgruppe 10 des Gruppengetriebes 2 umgeschaltet wird. So zum Beispiel bei kombinierten Schaltungen von Splitgruppe 10 und Hauptgetriebe 9 und gegebenenfalls Bereichsgruppe 11.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung 32 zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem Gruppengetriebe, nämlich eine Steuerungseinrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren bei der Ausführung eines Übersetzungsstufenwechsels zwischen den Übersetzungsstufen K1 und K2 in der Splitgruppe 10 des Gruppengetriebes 2 ausführt. Die Steuerungseinrichtung 32 führt die oben beschriebenen Verfahrensschritte steuerungsseitig aus und steuert hierzu die an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen, wie die Synchronschaltelemente 12 und 13 der Splitgruppe 10 und die elektrische Maschine 7, über entsprechende Ansteuersignale an.
Dann, wenn zwischen zwei Übersetzungsstufen der Splitgruppe 10 geschaltet wird, steuert die Steuerungseinrichtung 32 zunächst ein erstes Synchronschaltelement der Splitgruppe zum Auslegen und anschließend ein zweites Synchronschaltelement der Splitgruppe zum Einlegen an, wobei die beiden Synchronschaltelemente vorzugsweise von einem gemeinsamen Schaltpaket bereitgestellt sind. Das einzulegende zweite Synchronschaltelement wird einerseits mechanisch und andererseits elektrisch synchronisiert, wobei zur elektrischen Synchronisierung die Steuerungseinrichtung 32 die elektrische Maschine 7 ansteuert, und zwar derart, dass dieselbe zur Synchronisierung ein elektrisches Synchronisierungsmoment aufbringt, welches vorzeichengleich und damit richtungsgleich wie das mechanische Synchronschaltelement und betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronschaltelement ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Gruppengetriebe
3: Abtrieb
4: erste Antriebsquelle / Verbrennungsmotor
5: Trennkupplung
6: Eingangswelle
7: zweite Antriebsquelle / elektrische Maschine
8: Ausgangswelle
9: Hauptgetriebe
10: Splitgruppe
11: Bereichsgruppe
12: Synchronschaltelement
13: Synchronschaltelement
14: Schaltpaket
15: Schaltelement
16: Schaltelement
17: Schaltpaket
18: Schaltelement
19: Schaltelement
20: Schaltpaket
21: Vorgelegewelle
22: Vorgelegewelle
23: Schaltpaket
24: Planetengetriebe
25: Sonnenrad
26: Hohlrad
27: Planetenträger
28: Kurvenverlauf / Schaltweg
29: Kurvenverlauf / mechanisches Synchronisierungsmoment
30: Kurvenverlauf / elektrisches Synchronisierungsmoment
31: Kurvenverlauf / Drehzahl32 Steuerungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007007257 A1 [0002, 0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat (1), ein Gruppengetriebe (2) und einen Abtrieb (3) aufweist, wobei das Antriebsaggregat (1) eine elektrische Maschine (7) umfasst, die an eine Eingangswelle (6) des Gruppengetriebes (2) gekoppelt ist, wobei das Gruppengetriebe (2) zumindest ein Hauptgetriebe (9) und eine antriebstechnisch dem Hauptgetriebe (9) vorgeschaltete Splitgruppe (10) umfasst, deren Übersetzungsstufen (K1, K2) schaltbare Eingangskonstanten des Hauptgetriebes (9) bilden und deren Übersetzungsstufen (K1, K2) über Synchronschaltelemente (12, 13) schaltbar sind, wobei dann, wenn zwischen zwei Übersetzungsstufen (K1, K2) der Splitgruppe (10) geschaltet wird, zunächst ein erstes Synchronschaltelement (12) der Splitgruppe (10) ausgelegt und anschließend ein zweites Synchronschaltelement (13) der Splitgruppe (10) eingelegt wird, wobei das einzulegende zweite Synchronschaltelement (13) über eine Synchronisierungseinrichtung desselben durch Aufbringen eines mechanischen Synchronisierungsmoments (29) synchronisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich parallel oder zeitlich überschneidend zur Synchronisierung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements (13) über die Synchronisierungseinrichtung desselben das einzulegende zweite Synchronschaltelement (13) über die elektrische Maschine (7) durch Aufbringen eines elektrischen Synchronisierungsmoments (30) synchronisiert wird, wobei das durch die elektrische Maschine (7) aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment (30) richtungsgleich oder vorzeichengleich wie das mechanische Synchronisierungsmoment (29) und auch betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment (29) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Synchronisierungsmoment (30) immer betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment (29) ist und nur dann aufgebracht wird, wenn das mechanische Synchronisierungsmoment (29) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Beginn (t4) des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments (29) und dem Beginn (t5) des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments (30) eine steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne (Δt) liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne (Δt) Null oder in etwa Null beträgt, sodass der Beginn (t5) des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments (30) mit dem Beginn (t4) des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments (29) zusammenfällt oder in etwa zusammenfällt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerungsseitig vorgegebene Zeitspanne (Δt) größer als Null ist, sodass der Beginn (t5) des Aufbringens des elektrischen Synchronisierungsmoments (30) nach dem Beginn (t4) des Aufbringens des mechanischen Synchronisierungsmoments (29) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Synchronisierungseinrichtung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements (13) anfängt zu entsperren, das von der Synchronisierungseinrichtung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements (13) aufgebrachte mechanische Synchronisierungsmoment (29) abgebaut wird, und dass vor diesem Zeitpunkt begonnen wird, das von der elektrischen Maschine (7) aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment (30) abzubauen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann begonnen wird, das von der elektrischen Maschine (7) aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment (30) abzubauen, wenn eine Differenz zwischen einer Ziel-Differenzdrehzahl des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements (13) und einer Ist-Differenzdrehzahl des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements (13) kleiner als ein steuerungsseitig vorgegebener Grenzwert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von der elektrischen Maschine (13) aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment (30) rampenartig oder stufenartig abgebaut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe dann durchgeführt wird, wenn im Hauptgetriebe (9) ein Gang eingelegt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe dann durchgeführt wird, wenn sich das Hauptgetriebe (9) in Neutral befindet.
Steuerungseinrichtung (32) zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat (1), ein Gruppengetriebe (2) und einen Abtrieb (3) aufweist, wobei das Antriebsaggregat (1) eine elektrische Maschine (7) umfasst, die an eine Eingangswelle (6) des Gruppengetriebes (2) gekoppelt ist, wobei das Gruppengetriebe (2) zumindest ein Hauptgetriebe (9) und eine antriebstechnisch dem Hauptgetriebe (9) vorgeschaltete Splitgruppe (10) umfasst, deren Übersetzungsstufen (K1, K2) schaltbare Eingangskonstanten des Hauptgetriebes (9) bilden und deren Übersetzungsstufen (K1, K2) über Synchronschaltelemente (12, 13) schaltbar sind, wobei dann, wenn zwischen zwei Übersetzungsstufen (K1, K2) der Splitgruppe (10) geschaltet wird, die Steuerungseinrichtung (32) zunächst ein erstes Synchronschaltelement (12) der Splitgruppe (10) zum Auslegen und anschließend ein zweites Synchronschaltelement (13) der Splitgruppe (10) zum Einlegen ansteuert, wobei das einzulegende zweite Synchronschaltelement (13) über eine Synchronisierungseinrichtung desselben durch Aufbringen eines mechanischen Synchronisierungsmoments (29) synchronisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (32) zeitlich parallel zur Synchronisierung des einzulegenden zweiten Synchronschaltelements (13) über die Synchronisierungseinrichtung desselben die elektrische Maschine (7) derart ansteuert, dass das einzulegende zweite Synchronschaltelement (13) auch über die elektrische Maschine (7) durch Aufbringen eines elektrischen Synchronisierungsmoments (30) synchronisiert wird, wobei das durch die elektrische Maschine (7) aufgebrachte elektrische Synchronisierungsmoment (30) richtungsgleich oder vorzeichengleich wie das mechanische Synchronisierungsmoment (29) und auch betragsmäßig kleiner als das mechanische Synchronisierungsmoment (29) ist.
Steuerungseinrichtung (32) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.