DE102018217877A1 - Verfahren und Steuerungssystem zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Johannes Kaltenbach
Uwe Griesmeier
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das Antriebssystem eine erste elektrische Maschine (2), eine zweite elektrische Maschine (3) und ein als Planetengetriebe (4) ausgebildetes Überlagerungsgetriebe aufweist, wobei das Planetengetriebe (5) ein erstes drehbares Element (7), ein zweites drehbares Element (10) und ein drittes drehbares Element (8) aufweist, wobei das erste drehbare Element (7) des Planetengetriebes (4) eine Antriebseite des Planetengetriebes (4) bildet, an welche die erste elektrische Maschine (2) gekoppelt ist, wobei das zweite drehbare Element (10) des Planetengetriebes (4) eine Abtriebseite des Planetengetriebes (4) bildet, wobei das dritte drehbare Element (8) des Planetengetriebes (4) über ein erstes Schaltelement zur Bereitstellung eines elektrischen Fahrgangs für die erste elektrische Maschine (2) an ein Gehäuse (9) ankoppelbar und damit gehäusefest anbindbar ist, und wobei die zweite elektrische Maschine (3) über ein zweites Schaltelement an das dritte drehbare Element (8) des Planetengetriebes (4) ankoppelbar ist. Dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement beide geschlossen sind, wird einer Maschinensteuerung (12) für die zweite elektrische Maschine (3) ein Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (3) gesichert Null beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuerungssystem zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs.
  • Aus der DE 10 2006 020 934 A1 ist der grundsätzliche Aufbau eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs bekannt. Das Antriebsaggregat dieses Hybridfahrzeugs verfügt über einen Verbrennungsmotor sowie über mehrere elektrische Maschinen. Zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb ist ein Getriebe geschaltet. Der Betrieb des Getriebes wird von einer Getriebesteuerungseinrichtung gesteuert und/oder geregelt. Der Betrieb des Verbrennungsmotors wird von einem Motorsteuergerät gesteuert und/oder geregelt. Der Betrieb der oder jeder elektrischen Maschine wird von einem Hybridsteuergerät gesteuert und/oder geregelt. Die einzelnen Steuerungseinrichtungen tauschen über Datenschnittstellen untereinander Daten aus, um die jeweiligen Baugruppen zu steuern und/oder zu regeln.
  • Aus der DE 10 2013 214 317 A1 ist ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten elektrischen Maschine, einer zweiten elektrischen Maschine, einem Planetengetriebe sowie mehreren Schaltelementen bekannt. Das Planetengetriebe verfügt über ein erstes drehbares Element, ein zweites drehbares Element und ein drittes drehbares Element, wobei es sich bei diesen drehbaren Elementen um ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie einen Steg des Planetengetriebes handelt. Ein erstes drehbares Element des Planetengetriebes, hier das Sonnenrad, bildet eine Antriebsseite des Planetengetriebes, an welche die erste elektrische Maschine gekoppelt ist. Ein zweites drehbares Element des Planetengetriebes, hier der Steg, bildet eine Abtriebsseite des Planetengetriebes. Ein drittes drehbares Element des Planetengetriebes, hier das Hohlrad, ist über ein erstes Schaltelement, hier über das Schaltelement C, zur Bereitstellung eines elektrischen Fahrgangs für die erste elektrische Maschine an ein Gehäuse ankoppelbar und damit gehäusefest anbindbar. Die zweite elektrische Maschine 3 ist über ein zweites Schaltelement, hier das Schaltelement B, an das dritte drehbare Element, hier das Hohlrad, ankoppelbar.
  • Bei dem Antriebssystem der DE 10 2013 214 317 A1 können sogenannte EDS-Schaltungen von einem ersten Gang für die erste elektrische Maschine in einen zweiten Gang für die erste elektrische Maschine ausgeführt werden, wozu es erforderlich ist, über die zweite elektrische Maschine Drehmoment abzustützen. In diesem Zusammenhang ist es dann erforderlich, die zweite elektrische Maschine, wenn dieselbe gehäusefest angebunden ist, geregelt mit einer Drehzahl von Null zu betreiben. Die Regelung einer elektrischen Maschine bei Drehzahl um Null stellt eine besondere Herausforderung dar, da ein eventuell vorhandener Drehzahlsensor ein relativ ungenaues Messsignal liefert oder gar kein Drehzahlsensor vorliegt.
  • Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, mithilfe dessen auch dann eine elektrische Maschine bei Drehzahl um Null mit guter Qualität geregelt werden kann, wenn entweder der Drehzahlsensor ein ungenaues Signal liefert oder kein Drehzahlsensor vorliegt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und Steuerungssystem zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement beide geschlossen sind, einer Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine gesichert Null beträgt. Erfindungsgemäß wird der Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine, die dann, wenn das erste und zweite Schaltelement jeweils geschlossen sind, mit einer Drehzahl von Null betrieben wird, ein abgesichertes Signal bereitgestellt, welches darüber Aufschluss gibt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine gesichert Null beträgt. Dieses Signal kann dann von der Maschinensteuerung der zweiten elektrischen Maschine genutzt werden, um dieselbe bei Drehzahl um Null mit hoher Qualität zu betreiben, insbesondere zu regeln, und zwar dann, wenn entweder ein Drehzahlsensor ein ungenaues Drehzahlsignal liefert oder wenn kein Drehzahlsensor für die zweite elektrische Maschine vorliegt.
  • Letztendlich kann der Betrieb der zweiten elektrischen Maschine, die unter definierten Betriebszuständen mit einer Drehzahl von Null geregelt betrieben wird, verbessert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente bereits geschlossen bevor das andere Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente geschlossen wird. Dann, wenn auch das andere Schaltelement geschlossen ist, wird der Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine gesichert Null beträgt. Bereits dann, wenn begonnen wird, das andere Schaltelement zu schließen, kann der Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine nach einer definierten Zeitspanne gesichert Null beträgt. Hiermit kann das Signal, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine gesichert Null beträgt, besonders vorteilhaft bereitgestellt und eine definierte Zeitspanne vorab angekündigt werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement beide geschlossen sind, nachfolgend ein Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente geöffnet. Dann, wenn das jeweilige zu öffnende Schaltelement geöffnet ist, wird der Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine nicht mehr gesichert Null beträgt. Bereits dann, wenn begonnen wird, das jeweilige zu öffnende Schaltelement zu öffnen, kann der Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine nach einer definierten Zeitspanne nicht mehr gesichert Null beträgt. Hiermit kann das Signal, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine nicht mehr gesichert Null beträgt, zuverlässig bereitgestellt und eine definierte Zeitspanne vorab angekündigt werden.
  • Das erfindungsgemäße Steuerungssystem zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs ist in Anspruch 8 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 Schema eines ersten erfindungsgemäßen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs,
    • 2 ein Blockschaltbild des Antriebssystems der 1,
    • 3 ein Schema eines zweiten erfindungsgemäßen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs.
  • 1 zeigt ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, wie es grundsätzlich aus der DE 10 2013 214 317 A1 bekannt ist. So umfasst das Antriebssystem der 1 ein Antriebsaggregat 1 mit einer ersten elektrischen Maschine 2 und einer zweiten elektrischen Maschine 3.
  • Ferner umfasst das Antriebssystem der 1 ein als Planetengetriebe 4 ausgebildetes Überlagerungsgetriebe. Ferner umfasst das Antriebssystem der 1 mehrere formschlüssige Schaltelemente A, B, C und D, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die Schaltelemente A und B von einem ersten Doppelschaltelement 5 und die Schaltelemente C und D von einem zweiten Doppelschaltelement 6 bereitgestellt werden. Bei den Schaltelementen A, B, C und D handelt es sich jeweils um formschlüssige Schaltelemente, nämlich um Klauen.
  • Das Planetengetriebe 4 des Antriebssystems der 1 umfasst drei drehbare Elemente, nämlich ein erstes drehbares Element 7, ein zweites drehbares Element 10 und ein drittes drehbares Element 8.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich beim ersten drehbaren Element 7 des Planetengetriebes 4 um ein Sonnenrad des Planetengetriebes 4, welches eine Antriebsseite des Planetengetriebes 4 bildet. Die erste elektrische Maschine 2 des Antriebsaggregats 1 ist an das erste drehbare Element 7 des Planetengetriebes 4 gekoppelt.
  • Beim zweiten drehbaren Element 10 des Planetengetriebes 4 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 um einen Steg des Planetengetriebes 4, wobei das zweite drehbare Element 10 des Planetengetriebes 4 an einen Abtrieb 11 gekoppelt ist und demnach eine Abtriebsseite des Planetengetriebes 4 bildet.
  • Beim dritten drehbaren Element 8 des Planetengetriebes 4 handelt es sich um ein Hohlrad des Planetengetriebes 4. Über ein erstes formschlüssiges Schaltelement, in 1 über das formschlüssige Schaltelement C, ist das dritte Element 8 des Planetengetriebes 4 an ein Gehäuse 9 gehäusefest anbindbar, und zwar unter Bereitstellung eines ersten elektrischen Fahrgangs für die erste elektrische Maschine 2.
  • Dann, wenn beim Antriebssystem der 1 nicht das erste formschlüssige Schaltelement C des Doppelschaltelements 6 sondern ein drittes, nämlich das andere formschlüssige Schaltelement D des Doppelschaltelements 6 geschlossen ist, befindet sich das Planetengetriebe 4 im Blockumlauf und es kann ein zweiter elektrischer Fahrgang für die erste elektrische Maschine 2 bereitgestellt werden.
  • Wie bereits ausgeführt, umfasst das Antriebsaggregat 1 des Antriebssystems der 1 zusätzlich zu der ersten elektrischen Maschine 2 eine zweite elektrische Maschine 3. Dann, wenn ein zweites Schaltelement, und zwar beim Antriebssystem der 1 das formschlüssige Schaltelement B des Doppelschaltelements 5 geschlossen ist, ist die zweite elektrische Maschine 3 an das dritte drehbare Element, also an das Hohlrad, des Planetengetriebes 4 angekoppelt, wobei dann über die zweite elektrische Maschine 3 am dritten Element 8 des Planetengetriebes 4 Drehmoment bereitgestellt oder abgestützt werden kann.
  • Ist hingegen das andere formschlüssige Schaltelement A des Doppelschaltelements 5 geschlossen, so sind beim Antriebsstrang der 1 beide elektrischen Maschinen 2 und 3 gemeinsam an die Antriebsseite des Planetengetriebes 4 gekoppelt, nämlich an das erste drehbare Element 7, welches beim Antriebssystem der 1 vom Sonnenrad 7 des Planetengetriebes 4 bereitgestellt wird.
  • Wie bereits ausgeführt, wird beim Antriebsstrang der 1 bei geschlossenem Schaltelement C ein erster elektrischer Fahrgang für die erste elektrische Maschine 2 und bei geschlossenem Schaltelement D ein zweiter elektrischer Fahrgang für die erste elektrische Maschine 2 bereitgestellt. Soll zum Beispiel eine elektrische EDS-Schaltung vom ersten elektrischen Gang, in welchem das Schaltelement C geschlossen ist, in den zweiten elektrischen Gang, in welchem das Schaltelement D geschlossen ist, durchgeführt werden, so wird die zweite elektrische Maschine 3 durch Schließen des Schaltelements B an das dritte Element des Planetengetriebes 4, hier an das Hohlrad 8 gekoppelt, um dann mit der elektrischen Maschine 3 Moment abzustützen. Hierbei wird dann die zweite elektrische Maschine 3 auf eine Drehzahl von Null festgebremst, wobei über eine Regelung der zweiten elektrischen Maschine 3 bei einer Drehzahl von Null ein statisches Moment aufgebracht wird. Die Regelung der zweiten elektrischen Maschine 3 bei Drehzahl von Null ist problematisch, da entweder ein Drehzahlsensor nach der Praxis nur ein schlechtes Drehzahlsignal liefert oder nach der Praxis kein Drehzahlsensor vorhanden ist.
  • Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass dann, wenn das erste Schalelement, in 1 das Schaltelement C, und das zweite Schaltelement, in 1 das Schaltelement B, beide geschlossen sind, einer Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt wird, das die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt. Auf Basis dieses gesicherten Drehzahlsignals der zweiten elektrischen Maschine 3 kann dann die Maschinensteuerung der zweiten elektrischen Maschine 3 nachfolgend die zweite elektrische Maschine 3 bei Drehzahl von Null genau betreiben, insbesondere regeln, da, wie bereits ausgeführt, ein gesichertes Signal darüber vorliegt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 tatsächlich Null beträgt.
  • 2 zeigt ein steuerungsseitiges Blockschaltbild für das Antriebssystem der 1, wobei 2 entnommen werden kann, das das Getriebe 4 zwischen das Antriebsaggregat 1 und den Abtrieb 11 geschaltet ist. Ferner zeigt 2 eine Maschinensteuerung 12 für das Antriebsaggregat 1, nämlich für die beiden elektrischen Maschinen 2 und 3. Die Maschinensteuerung 12 kann beide elektrischen Maschinen 2, 3 steuern und/oder regeln.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass für jede der beiden elektrischen Maschinen 2, 3 eine individuelle Maschinensteuerung 12 vorhanden ist.
  • Ferner zeigt 2 eine Getriebesteuerung 13. Die Getriebesteuerung 13 steuert und/oder regelt den Betrieb des Getriebes 4. Insbesondere steuert die Getriebesteuerung 13 Aktuatoren der Schaltelemente A, B, C und D an und überwacht Positionen der Schaltelemente A, B und C.
  • Gemäß den gestrichelten Pfeilen der 2 tauscht die Maschinensteuerung 12 mit dem Antriebsaggregat 1 Daten aus. Die Getriebesteuerung 13 tauscht mit dem Getriebe 4 Daten aus. Ferner tauschen Getriebesteuerung 13 und Maschinensteuerung 12 untereinander Daten aus.
  • Wie oben bereits ausgeführt, wird dann, wenn sowohl das erste Schaltelement C als auch das zweite Schaltelement B beide vollständig geschlossen sind, der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt, wobei dieses Signal der Maschinensteuerung 12 von der Getriebesteuerung 13 bereitgestellt wird.
  • Dann, wenn bei dem Antriebssystem der 1 ein Gangwechsel vom ersten elektrischen Fahrgang für die erste elektrische Maschine 2 in den zweiten elektrischen Fahrgang für die erste elektrische Maschine 2 durchgeführt werden soll, ist zunächst das erste Schaltelement, hier das Schaltelement C, geschlossen, wobei nachfolgend das zweite Schaltelement, hier das Schaltelement B, geschlossen wird, um die zweite elektrische Maschine 3 an das Gehäuse 9 gehäusefest anzubinden. Dann, wenn ausgehend von dem Zustand, in dem zunächst das erste Schaltelement C geschlossen und das zweite Schaltelement B zunächst geöffnet ist, auch das zweite Schaltelement B geschlossen wird, wird dann, wenn beide Schaltelemente C und B vollständig geschlossen sind, der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 das Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt.
  • In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass dann, wenn begonnen wird, bei geschlossenem ersten Schaltelement C das zweite Schaltelement B zu schlie-ßen, der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt wird, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nach einer definierten Zeitspanne gesichert Null beträgt. In diesem Fall wird dann der Maschinensteuerung 12 eine Vorankündigung übermittelt, dass nach der definierten Zeitspanne das gesicherte Drehzahlsignal von Null, bezogen auf die zweite elektrische Maschine 3, vorliegt.
  • Dann, wenn beim Antriebsstrang der 1 ein Gangwechsel vom zweiten elektrischen Fahrgang, in welchem das Schaltelement D geschlossen und das Schaltelement C geöffnet ist, in den ersten elektrischen Fahrgang, in welchem das Schaltelement C geschlossen und das Schaltelement D geöffnet ist, erfolgen soll, wird ebenfalls das zweite Schaltelement B geschlossen und hierdurch die zweite elektrische Maschine 3 an das dritte drehbare Element 8, hier an das Hohlrad, des Planetengetriebes 4 angebunden, jedoch mit dem Unterschied, dass dann erst nach dem Schließen des zweiten Schaltelements B auch das erste Schaltelement C geschlossen wird. Auch in diesem Fall kann dann, wenn beide Schaltelemente B und C wieder vollständig geschlossen sind, der Maschinensteuerung ein Signal bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt. Auch kann in diesem Fall dann, wenn begonnen wird, das Schaltelement C zu schließen, der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine wiederum ein Signal bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nach einer definierten Zeitspanne gesichert Null beträgt.
  • Unabhängig davon, ob nun eine Schaltung vom ersten elektrischen Fahrgang in den zweiten elektrischen Fahrgang der ersten elektrischen Maschine 2 oder eine Schaltung vom zweiten elektrischen Fahrgang in den ersten Fahrgang der ersten elektrischen Maschine 2 durchgeführt wird, wird dann, wenn beide Schaltelemente B und C geschlossen sind, nachfolgend wieder eines der Schaltelemente geöffnet, wobei dann hierdurch die gehäuseseitige Anbindung der zweiten elektrischen Maschine 3 aufgehoben wird.
  • In diesem Zusammenhang kann dann, wenn das jeweils zu öffnende Schaltelement von erstem und zweiten Schaltelement vollständig geöffnet ist, der Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nicht mehr gesichert Null beträgt. Ebenfalls kann dann, wenn begonnen wird, das jeweils zu öffnende Schaltelement von erstem und zweiten Schaltelement zu öffnen, der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nach Ablauf einer definierten Zeitspanne nicht mehr gesichert Null beträgt.
  • Die Erfindung ist nicht auf das Antriebssystem der 1 beschränkt. Die Erfindung kann auch beim Antriebssystem der 3 genutzt werden, wobei das Antriebssystem der 3 zusätzlich zu der ersten elektrischen Maschine 2 des Antriebsaggregats 1 und der zweiten elektrischen Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 sowie zusätzlich zum Planetengetriebe 4 mit den drehbaren Elementen 7, 8 und 10 einen Verbrennungsmotor 14 und ein Stirnradgetriebe 15 umfasst. Das Stirnradgetriebe 15 umfasst in 3 die Vorgelegewellen 16 und 17, auf welchen Losräder 18, 19, 20 und 21 gelagert sind, die abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente A, B, C und D an die jeweilige Vorgelegewelle 16, 17 angekoppelt sind oder von derselben abgekoppelt sind. Ferner zeigt 3 eine weitere Eingangswelle 22, an die über die Trennkupplung K0 der Verbrennungsmotor 14 des Antriebsaggregats 1 ankoppelbar ist. Auf dieser Antriebswelle 22 sitzen Festräder 23, 24, die in die Losräder 18, 19 bzw. 20, 21 der Vorgelegewellen 16, 17 kämmen.
  • Auch beim Antriebssystem der 1 ist ein Planetengetriebe 4 mit den drehbaren Elementen 7, 8 und 10 vorhanden, wobei es sich beim Antriebssystem der 3 beim ersten drehbaren Element 7 des Planetengetriebes 4, welches die Abtriebsseite des Planetengetriebes 4 bildet und an welches die erste elektrische Maschine 2 gekoppelt ist, um das Hohlrad des Planetengetriebes 4 der 3 handelt.
  • Beim zweiten drehbaren Element 10 des Planetengetriebes 4, welches die Abtriebsseite desselben bildet, handelt es sich in 3 um den Steg des Planetengetriebes 4.
  • Beim dritten drehbaren Element 8 des Planetengetriebes 4, welches über ein erstes Schaltelement, in 3 über das Schaltelement F, an das Gehäuse 9 gehäusefest anbindbar ist, handelt es sich in 3 um das Sonnenrad des Planetengetriebes 4.
  • Die zweite elektrische Maschine 3 des Antriebsstrangs ist über das zweite Schaltelement, in 3 über das Schaltelement E, an das dritte drehbare Element 8 des Planetengetriebes 4, hier an das Sonnenrad des Planetengetriebes 4, ankoppelbar, insbesondere bei der Ausführung von EDS-Schaltungen zwischen den elektrischen Fahrgängen E1 und E2 der ersten elektrischen Maschine 2.
  • In 3 sind neben dem Schema des Antriebssystems Schaltmatrizen angegeben, welche die vom Verbrennungsmotor (VM) 14, von der ersten elektrischen Maschine (EM1) 2 und der zweiten elektrischen Maschine (EM2) 3 nutzbaren Gänge zeigen, wobei in den Schaltmatrizen die jeweils geschlossenen Schaltelemente bzw. die jeweils geschlossene Trennkupplung K0 mit einem X gekennzeichnet ist. Ist die Trennkupplung K0 bzw. das jeweilige Schaltelement A, B, C, D, E, F und G in der jeweiligen Schaltmatrix nicht mit einem X gekennzeichnet, so ist dasselbe geöffnet.
  • Die mittlere Schaltmatrix der 3 zeigt, dass im ersten elektrischen Fahrgang für die erste elektrische Maschine 2 das erste Schaltelement F geschlossen ist, wodurch dann das dritte drehbare Element 8 des Planetengetriebes 4 an das Gehäuse 9 gehäusefest angebunden ist. Ist hingegen das dritte Schaltelement G geschlossen, so befindet sich das Planetengetriebe 4 im Blockumlauf und es wird ein zweiter elektrischer Fahrgang für die erste elektrische Maschine 2 bereitgestellt.
  • Zur Ausführung einer Hochschaltung bei rein elektrischer Fahrt vom ersten Gang E1 für die erste elektrische Maschine 2 in den zweiten Gang E2 für die erste elektrische Maschine 2 werden folgende Schritte ausgeführt:
    • Zunächst wird die zweite elektrische Maschine 3 des Antriebssystem durch Schließen des zweiten Schaltelements E an das dritte drehbare Element 8, hier an das Sonnenrad, des Planetengetriebes 4 gekoppelt. Anschließend wird über die zweite elektrische Maschine 3 des Antriebssystem das für die Hochschaltung auszulegende erste Schaltelement F entlastet. Darauffolgend wird das für die Hochschaltung auszulegende erste Schaltelement F ausgelegt. Anschließend wird das für die Hochschaltung einzulegende dritte Schaltelement G über Blockumlauf am Planetengetriebe 4 synchronisiert. Darauffolgend wird das für die Hochschaltung einzulegende dritte formschlüssige Schaltelement G eingelegt, wobei vorzugsweise anschließend die zweite elektrische Maschine 3 über das zweite formschlüssige Schaltelement E wieder vom dritten drehbaren Element 8 des Planetengetriebes 4, hier vom Sonnenrad 22, abgekoppelt wird.
  • Bei der Ausführung dieser Hochschaltung tritt demnach eine Situation auf, in welcher zunächst das erste Schaltelement F geschlossen ist und nachfolgend das zweite Schaltelement E auch geschlossen wird, wobei dann die zweite elektrische Maschine 3 auf eine Drehzahl von Null abgebremst und gehäusefest angebunden ist. Die zweite elektrische Maschine 3 ist dann bei Drehzahl von Null insbesondere geregelt zu betreiben. Um dies vorteilhaft zu bewerkstelligen, wird spätestens nach dem vollständigen Schließen des zweiten Schaltelements E der Maschinensteuerung für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt. Wie bereits ausgeführt, ist in diesem Fall der Rotor der zweiten elektrischen Maschine 3 gehäuseseitig abgebremst bzw. angekoppelt. Die Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 kann dieses Signal für die nachfolgende Regelung der zweiten elektrischen Maschine 3 vorteilhaft nutzen, zum Beispiel für eine Stromregelung derselben.
  • Gegebenenfalls kann bereits mit Beginn bzw. während des Schließens des zweiten Schaltelements E der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt werden, dass nach Ablauf einer definierten Zeitspanne die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt.
  • Dann, wenn bei der Ausführung der obigen Schaltung vom ersten elektrischen Fahrgang der ersten elektrischen Maschine 2 in den zweiten elektrischen Fahrgang derselben das erste Schaltelement F entlastet wurde und entlastet ausgelegt wird, kann bereits mit Beginn des Auslegens des ersten Schaltelements F der Maschinensteuerung 12 der zweiten elektrischen Maschine 3 ein Signal darüber bereitgestellt werden, dass nach einer definierten Zeitspanne die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 nicht mehr gesichert Null beträgt. Zumindest nach dem vollständigen Öffnen des ersten Schaltelements F wird der Maschinensteuerung 12 das Signal bereitgestellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nicht mehr gesichert Null beträgt.
  • Die obigen Details zur Bereitstellung eines Signals über die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 können auch dann genutzt werden, wenn im Ausführungsbeispiel der 3 ein Gangwechsel vom zweiten elektrischen Fahrgang E2 der ersten elektrischen Maschine 2 in den ersten elektrischen Fahrgang E1 der elektrischen Maschine 2 im Sinne einer Rückschaltung ausgeführt wird. Bei dieser Rückschaltung werden zumindest folgende Schritte durchlaufen:
    • Zunächst wird die zweite elektrische Maschine 3 bei geschlossenem drittem Schaltelement G über das zweite Schaltelement E an das dritte drehbare Element des Planetengetriebes 4, hier an das Sonnenrad 8, gekoppelt. Anschließend wird über die zweite elektrische Maschine 3 das für die Rückschaltung auszulegende dritte formschlüssige Schaltelement G entlastet. Nachfolgend kann dieses dritte formschlüssige Schaltelement G ausgelegt werden. Anschließend wird das für die Rückschaltung einzulegende erste formschlüssige Schaltelement F durch Abbremsen des dritten drehbaren Elements 8 des Planetengetriebes 4 auf eine Drehzahl von Null oder in etwa Null synchronisiert und darauffolgend wird das erste formschlüssige Schaltelement F geschlossen.
  • Dann, wenn das erste Schaltelement F vollständig geschlossen ist, kann der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 wieder ein Signal darüber bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt.
  • Bereits während bzw. zu Beginn des Schließens des ersten Schaltelements F kann der Maschinensteuerung 12 der zweiten elektrischen Maschine 3 ein Signal darüber bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nach Ablauf einer definierten Zeitspanne gesichert Null beträgt.
  • Bei Ausführung der obigen Schaltung vom zweiten elektrischen Fahrgang E2 in den ersten elektrischen Fahrgang E1 der ersten elektrischen Maschine 2 wird nachfolgend die zweite elektrische Maschine 3 über das zweite Schaltelement E wiederum vom dritten drehbaren Element 8 des Planetengetriebes 4, hier vom Sonnenrad desselben, abgekoppelt, wobei dann, wenn das Schaltelement E vollständig geöffnet ist, der Maschinensteuerung 12 wiederum ein Signal bereitgestellt wird, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nicht mehr gesichert Null beträgt. Bereits mit Beginn des Öffnens des zu öffnenden Schaltelements E kann der Maschinensteuerung 12 für die zweite elektrische Maschine 3 ein Signal bereitgestellt werden, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 nach einer definierten Zeitspanne nicht mehr gesichert Null beträgt.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung kann demnach einer Maschinensteuerung einer elektrischen Maschine eines Antriebssystems ein gesichertes Signal zur Verfügung gestellt werden, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine Null beträgt. Dies ist bislang nicht möglich, da entweder Drehzahlsensoren ein zu ungenaues Messsignal bereitstellen oder keine derartige Drehzahlsensoren verbaut sind.
  • Ein abgesichertes Signal über eine Drehzahl von Null an der elektrischen Maschine kann für einen vorteilhaften nachfolgenden Betrieb der elektrischen Maschine von der jeweiligen Maschinensteuerung 12 genutzt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuerungssystem zum Betreiben des Antriebsstrangs.
  • Das Steuerungssystem umfasst zumindest die Maschinensteuerung 12 für die elektrischen Maschinen 2, 3 und die Getriebesteuerung 13 für die Schaltelemente des Getriebes 4.
  • Dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement, im Ausführungsbeispiel der 1 die Schaltelemente C und B und im Ausführungsbeispiel der 3 die Schaltelemente F und E, beide geschlossen sind, kann die Getriebesteuerung 13 der Maschinensteuerung 12 ein Signal bereitstellen, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 3 gesichert Null beträgt.
  • Das Steuerungssystem ist eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren steuerungsseitig auszuführen. Hierzu umfasst insbesondere die Getriebesteuerung 13 Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei es sich bei diesen Mitteln um einen Prozessor zur Datenverarbeitung, einen Speicher zur Datenspeicherung sowie um eine Datenschnittstelle handelt, die Getriebesteuerung 13 der Maschinensteuerung 12 das entsprechende Signal bereitstellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsaggregat
    2
    erste elektrische Maschine
    3
    zweite elektrische Maschine
    4
    Planetengetriebe
    5
    Doppelschaltelement
    6
    Doppelschaltelement
    7
    erstes drehbares Element
    8
    drittes drehbares Element
    9
    Gehäuse
    10
    zweites drehbares Element
    11
    Abtrieb
    12
    Maschinensteuerung
    13
    Getriebesteuerung
    14
    Verbrennungsmotor
    15
    Stirnradgetriebe
    16
    Vorgelegewelle
    17
    Vorgelegewelle
    18
    Losrad
    19
    Losrad
    20
    Losrad
    21
    Losrad
    22
    Antriebswelle
    23
    Festrad
    24
    Festrad
    A
    formschlüssiges Schaltelement
    B
    formschlüssiges Schaltelement
    C
    formschlüssiges Schaltelement
    D
    formschlüssiges Schaltelement
    E
    formschlüssiges Schaltelement
    F
    formschlüssiges Schaltelement
    G
    formschlüssiges Schaltelement
    K0
    Kupplung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006020934 A1 [0002]
    • DE 102013214317 A1 [0003, 0004, 0012]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das Antriebssystem eine erste elektrische Maschine (2), eine zweite elektrische Maschine (3), und ein als Planetengetriebe (4) ausgebildetes Überlagerungsgetriebe aufweist, wobei das Planetengetriebe (4) ein erstes drehbares Element (7), ein zweites drehbares Element (10) und ein drittes drehbares Element (8) aufweist, wobei das erste drehbare Element (7) des Planetengetriebes (4) eine Antriebseite des Planetengetriebes (4) bildet, an welche die erste elektrische Maschine (2) gekoppelt ist, wobei das zweite drehbare Element (10) des Planetengetriebes (4) eine Abtriebseite des Planetengetriebes (4) bildet, wobei das dritte drehbare Element (8) des Planetengetriebes (4) über ein erstes Schaltelement zur Bereitstellung eines elektrischen Fahrgangs für die erste elektrische Maschine (2) an ein Gehäuse (9) ankoppelbar und damit gehäusefest anbindbar ist, wobei die zweite elektrische Maschine (3) über ein zweites Schaltelement an das dritte drehbare Element (8) des Planetengetriebes (4) ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement beide geschlossen sind, einer Maschinensteuerung (12) für die zweite elektrische Maschine (3) ein Signal bereitgestellt wird, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (3) gesichert Null beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente bereits geschlossen ist bevor das andere Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente geschlossen wird, dann, wenn auch das andere Schaltelement geschlossen ist, der Maschinensteuerung (12) für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt wird, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (3) gesichert Null beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente bereits geschlossen ist bevor das andere Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente geschlossen wird, dann, wenn begonnen wird, das andere Schaltelement zu schließen, der Maschinensteuerung (12) für die zweite elektrische Maschine (3) ein Signal bereitgestellt wird, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (3) nach einer definierten Zeitspanne gesichert Null beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement beide geschlossen sind, nachfolgend ein Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente geöffnet wird, dann, wenn begonnen wird, das zu öffnende Schaltelement zu öffnen, der Maschinensteuerung (12) für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt wird, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (3) nach einer definierten Zeitspanne nicht mehr gesichert Null beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement beide geschlossen sind, nachfolgend ein Schaltelement der ersten und zweiten Schaltelemente geöffnet wird, dann, wenn das zu öffnende Schaltelement geöffnet ist, der Maschinensteuerung (12) für die zweite elektrische Maschine ein Signal bereitgestellt wird, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (3) nicht mehr gesichert Null beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte drehbare Element (8) des Planetengetriebes (4) über ein drittes Schaltelement zur Bereitstellung eines zweiten elektrischen Fahrgangs für die erste elektrische Maschine (2) unter Bereitstellung eines Blockumlaufs des Planetengetriebes (4) an das erste drehbare Element (7) oder an das zweite drehbare Element (10) des Planetengetriebes (4) koppelbar ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung einer Schaltung zwischen den elektrischen Fahrgängen für die erste elektrische Maschine (2) die zweite elektrische Maschine (3) über das zweite Schaltelement an das dritte drehbares Element (8) des Planetengetriebes (4) koppelbar ist, um über die zweite elektrische Maschine (3) am dritten drehbaren Element (8) Drehmoment abzustützen und ein für die Ausführung der jeweiligen Schaltung zu schaltendes formschlüssiges Schaltelement zu entlasten oder zu synchronisieren.
  8. Steuerungssystem zum Betreiben eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das Antriebssystem eine erste elektrische Maschine (2), eine zweite elektrische Maschine (3), und ein als Planetengetriebe (4) ausgebildetes Überlagerungsgetriebe aufweist, wobei das Planetengetriebe (4) ein erstes drehbares Element (7), ein zweites drehbares Element (10) und ein drittes drehbares Element (8) aufweist, wobei das erste drehbare Element (7) des Planetengetriebes (4) eine Antriebseite des Planetengetriebes (4) bildet, an welche die erste elektrische Maschine (2) gekoppelt ist, wobei das zweite drehbare Element (10) des Planetengetriebes (4) eine Abtriebseite des Planetengetriebes (4) bildet, wobei das dritte drehbare Element (8) des Planetengetriebes (4) über ein erstes Schaltelement zur Bereitstellung eines elektrischen Fahrgangs für die erste elektrische Maschine (2) an ein Gehäuse (9) ankoppelbar und damit gehäusefest anbindbar ist, wobei die zweite elektrische Maschine (3) über ein zweites Schaltelement an das dritte drehbare Element (8) des Planetengetriebes (4) ankoppelbar ist, wobei der Betrieb der elektrischen Maschinen (2, 3) von einer Maschinensteuerung (12) des Steuerungssystem gesteuert und/oder geregelt wird, und wobei eine Getriebesteuerung (13) die Schaltelemente ansteuert und überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement beide geschlossen sind, die Getriebesteuerung (13) der Maschinensteuerung (12) für die zweite elektrische Maschine (3) ein Signal bereitstellt, dass die Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine (3) gesichert Null beträgt.
  9. Steuerungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 steuerungsseitig auszuführen.
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