DE102019125954A1 - Beschleunigungsverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang - Google Patents

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separating clutch
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Marcel Adrian
Yunfan Wei
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • B60W30/19—Improvement of gear change, e.g. by synchronisation or smoothing gear shift
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    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/082—Selecting or switching between different modes of propelling
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0859—Circuits or control means specially adapted for starting of engines specially adapted to the type of the starter motor or integrated into it
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H61/662—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members
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    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beschleunigungsverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang (1), wobei das Beschleunigungsverfahren zumindest die folgenden Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst:a. Erhalten eines Beschleunigungsbefehls, während eine mittlere Drehmomentanforderung an der Getriebeausgangswelle (4) vorliegt und an dem Umschlingungsgetriebe (2) der untere Übersetzungszustand (5) eingestellt ist, sowie mittels der ersten Trennkupplung (11) eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine (7) und der elektrischen Antriebsmaschine (9) unterbrochen ist;b. Verschieben des unteren Übersetzungszustands (5) mit einem Verstellgradienten (12) in Richtung hin zu dem oberen Übersetzungszustand (6) und Anheben der Rotor-Drehzahl der Rotorwelle (10); undc. nach Beginn von Schritt b., Schließen der ersten Trennkupplung (11) zum Anschleppen der Verbrennerwelle (8) und Anheben der Verbrenner-Drehzahl der Verbrennerwelle (8) hin zu der aktuellen Rotor-Drehzahl.Das hier vorgeschlagene Beschleunigungsverfahren ermöglicht unter effizientem Einsatz des Triebstrangs eine schnelle Beschleunigung eines Hybrid-Antriebsstrangs ohne hohe Leistungsaufnahme.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Beschleunigungsverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang, wobei das Beschleunigungsverfahren zumindest die folgenden Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst:
    1. a. Erhalten eines Beschleunigungsbefehls, während eine mittlere Drehmomentabnahme an der Getriebeausgangswelle vorliegt und an dem Umschlingungsgetriebe der untere Übersetzungszustand eingestellt ist, sowie mittels der ersten Trennkupplung eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine unterbrochen ist;
    2. b. Verschieben des unteren Übersetzungszustands mit einem Verstellgradienten in Richtung hin zu dem oberen Übersetzungszustand und Anheben der Rotor-Drehzahl der Rotorwelle; und
    3. c. nach Beginn von Schritt b., Schließen der ersten Trennkupplung zum Anschleppen der Verbrennerwelle und Anheben der Verbrenner-Drehzahl der Verbrennerwelle hin zu der aktuellen Rotor-Drehzahl. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem solchen Beschleunigungsverfahren, sowie ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Hybrid-Antriebsstrang.
  • Der Einsatzbereich der Erfindung sind beispielsweise P2-Hybridfahrzeuge aus dem B-Segment beziehungsweise C-Segment, beispielsweise dedicated Hybrid-CVT, kurz DH-CVT. Beispielhaft sei die DE 10 2016 222 936 A1 sowie die DE 10 2011 015 268 A1 genannt. Bei Hybrid-Antriebssträngen ist eine hohe Beschleunigungsfähigkeit, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, genauer Hybridfahrzeug, eine wichtige Anforderung im Pflichtenheft. Eine Betriebssituation eines Hybrid-Antriebsstrangs ist beispielsweise eine relativ konstante Drehzahl und geringe Drehmomentabgabe (Teillastbetrieb oder Schubbetrieb), beispielsweise bei konstanter Fahrt eines Hybridfahrzeugs, wobei aus dieser Betriebssituation heraus maximal beschleunigt werden soll. Bei einem Kraftfahrzeug wird diese (sprunghafte) Beschleunigungsabfrage, welche beispielsweise auf dem Beschleunigungsstreifen einer Autobahnauffahrt auftritt, auch wegen des üblicherweise als Eingabeeinrichtung für einen Beschleunigungsbefehl verwendeten Gaspedals als Tip-In-Fahrsituation bezeichnet, weil das Gaspedal dazu vollständig durchgedrückt wird. Beispielsweise bewegt sich in einer solchen Betriebssituation beziehungsweise Fahrsituation das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h [fünfzig Kilometer pro Stunde] und soll nun möglichst schnell auf Autobahngeschwindigkeit, beispielsweise 130 km/h oder schneller, beschleunigt werden. Bei einem Hybridfahrzeug mit Parallelhybridanordnung, wobei also als Drehmomentquelle sowohl zumindest eine elektrische Antriebsmaschine als auch eine (in der Regel einzige) Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentabgabe an die Vortriebsräder eingerichtet sind, stehen aufgrund der Mehrzahl von Drehmomentquellen eine Vielzahl von Parametern zur Verfügung, um eine solche Beschleunigung auszuführen. Bei einigen Hybrid-Antriebssträngen ist ein veränderbar übersetzendes Umschlingungsgetriebe vorgesehen, stufenlos auch als CVT [engl.: continuous variable transmission] bezeichnet. Ein Umschlingungsgetriebe umfasst zwei Kegelscheibenpaare mit axial zueinander verschiebbaren Kegelscheiben und ein die beiden Kegelscheibenpaare drehmomentübertragend verbindendes Umschlingungsmittel. Infolge der relativen axialen Bewegung der beiden Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaares sind an den Kegelscheibenpaaren unterschiedliche Wirkkreise für das Umschlingungsmittel einstellbar und damit die Übersetzung, bevorzugt stufenlos, veränderbar. Infolge eines Beschleunigungsbefehls erfolgt die Einstellung der Getriebeübersetzung des Umschlingungsgetriebes anhand verschiedener Parameter wie Effizienz, NVH [engl.: noise vibration harshness, auch vereinfacht als Geräuschemissionen bezeichnet] und Beschleunigungsreserve. Hinsichtlich der Effizienz wird eine Minimierung der Gesamt-Triebstrangverluste angestrebt, welche sich aus den Verlusten der Einzelkomponenten zusammensetzen. Dazu zählen unter anderem das Umschlingungsgetriebe, die Getriebeaktorik, die Verbrennungskraftmaschine, die zumindest eine elektrische Antriebsmaschine und zugehörige Leistungselektronik, das Differential und die Lager.
  • Konventionell wird infolge eines (sprunghaften) Beschleunigungsbefehls die Verbrennungskraftmaschine gestartet, sodass sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die zumindest eine elektrische Antriebsmaschine zur Beschleunigung beitragen. Ebenso wird das Drehmomentübersetzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes in Richtung größer 1, auch Underdrive genannt, verstellt, um beispielsweise in einem Hybridfahrzeug das Radmoment an den Vortriebsrädern zu erhöhen. Eine Überlagerung von Verstellung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses und ein Start der Verbrennungskraftmaschine erfordert jedoch eine hohe hydraulische Leistungsaufnahme der Getriebeaktorik; denn die Getriebeaktorik muss dabei unter anderem:
    • - eine (hydraulisch betriebene) erste Trennkupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine (auch als KO-Kuppplung bezeichnet) schließen, damit die elektrische Antriebsmaschine die Verbrennungskraftmaschine anschleppen kann;
    • - das Drehmomentübersetzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes verstellen, weil die Anpressdrücke in den Druckkammern von dem ersten Kegelscheibenpaar und dem zweiten Kegelscheibenpaar geändert werden müssen, sowie einen kurzzeitig hohen Ölvolumenzustrom (also unter Druckaufbau oder Druckkonstanz) in einer der beiden Druckkammern aufgrund der Verstellung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses bereitgestellt werden muss;
    • - die Anpressdrücke in den Kegelscheibenpaaren gegen das Umschlingungsmittel gewährleisten, um ein Durchrutschen und damit eine Schädigung des Umschlingungsgetriebes zu vermeiden; und
    • - die Getriebekomponenten wie Trennkupplung(en) und Umschlingungsgetriebe mit einem Ölfluss für einen unter Umständen erhöhten Kühlungsbedarf versorgen.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft ein Beschleunigungsverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang, wobei
    der Hybrid-Antriebsstrang zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - ein Umschlingungsgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle, wobei mittels des Umschlingungsgetriebes ein Drehmoment zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle übertragbar ist, wobei ein Drehmomentübersetzungsverhältnis zwischen einem unteren Übersetzungszustand und einem oberen Übersetzungszustand veränderbar ist, wobei in dem oberen Übersetzungszustand das Drehmomentübersetzungsverhältnis größer ist als in dem unteren Übersetzungszustand;
    • - eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle;
    • - eine elektrische Antriebsmaschine mit einer Rotorwelle zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle; und
    • - eine erste Trennkupplung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der V erbrennu ngskraftmaschi ne,
    wobei das Beschleunigungsverfahren zumindest die folgenden Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst:
    1. a. Erhalten eines Beschleunigungsbefehls, während eine mittlere Drehmomentanforderung an der Getriebeausgangswelle vorliegt und an dem Umschlingungsgetriebe der untere Übersetzungszustand eingestellt ist, sowie mittels der ersten Trennkupplung eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine unterbrochen ist;
    2. b. Verschieben des unteren Übersetzungszustands mit einem Verstellgradienten in Richtung hin zu dem oberen Übersetzungszustand und Anheben der Rotor-Drehzahl der Rotorwelle; und
    3. c. nach Beginn von Schritt b., Schließen der ersten Trennkupplung zum Anschleppen der Verbrennerwelle und Anheben der Verbrenner-Drehzahl der Verbrennerwelle hin zu der aktuellen Rotor-Drehzahl.
  • In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
  • Das hier vorgeschlagene Beschleunigungsverfahren ermöglicht ein Beschleunigen eines, beispielsweise konventionellen, Hybrid-Antriebsstrangs beispielsweise der Kategorie P2 oder P2/P3, bei denen sich jeweils zumindest eine Trennkupplung zwischen Verbrennungskraftmaschine und der zumindest einen elektrischen Antriebsmaschine, welche zum Anlassen beziehungsweise Starten der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist, befindet, ohne übermäßige Leistungsaufnahme der Getriebeaktorik. Beispielsweise ist der Hybrid-Antriebsstrang eine mobile Anwendung, wobei zumindest ein Vortriebsrad mit einem Drehmoment versorgbar ist und für den Vortrieb des Hybrid-Antriebsstrangs sorgt, wobei auf einen Beschleunigungsbefehl hin das zumindest eine Vortriebsrad mit einer beschleunigten Drehzahl betrieben werden soll und dazu zumindest die Trägheit des Hybrid-Antriebsstrangs, beispielsweise eines Hybridfahrzeugs, überwunden werden muss, also ein Drehmoment erhöht werden muss. Bevorzugt ist im Weiteren eine sprunghafte Beschleunigung infolge eines sprunghaften Beschleunigungsbefehls beschrieben.
  • Der hierfür die Ausführung des Beschleunigungsverfahrens eingerichtete Hybrid-Antriebsstrang weist wie einleitend beschrieben zumindest eine Verbrennungskraftmaschine und zumindest eine elektrische Antriebsmaschine auf, wobei zumindest eine der elektrischen Antriebsmaschinen zum Anlassen beziehungsweise Starten der zumindest einen Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist. Zwischen einem Verbraucher, beispielsweise zumindest ein Vortriebsrad eines Hybridfahrzeugs, und der Verbrennungskraftmaschine sowie der elektrischen Antriebsmaschine ist ein Umschlingungsgetriebe für eine veränderbare Übersetzung zwischen Antriebsmaschinen und Verbraucher zwischengeschaltet. Das Drehmomentübersetzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes ist zwischen einem minimalen Übersetzungszustand und einem maximalen Übersetzungszustand veränderbar, wobei der untere Übersetzungszustand in der (unteren) Hälfte, welche nach unten von dem minimalen Übersetzungszustand begrenzt ist, liegt oder der minimale Übersetzungszustand ist und der obere Übersetzungszustand in der (oberen) Hälfte, welche nach oben von dem maximalen Übersetzungszustand begrenzt ist, liegt oder der maximale Übersetzungszustand ist. In einem symmetrisch ausgelegten Umschlingungsgetriebe weist beispielsweise der minimale Übersetzungszustand ein Drehmomentübersetzungsverhältnis von 0,5 [ein halb] und der maximale Übersetzungszustand ein Drehmomentübersetzungsverhältnis von 2 [zwei] auf. Der untere Übersetzungszustand ist dann kleiner 1, beispielsweise 0,5, und der obere Übersetzungszustand größer 1, beispielsweise 2. Bei einem unsymmetrisch ausgelegten Umschlingungsgetriebe, mittels welchem eine Übersetzung beispielsweise mittels unterschiedlich großer Kegelscheibenpaare eingestellt ist, ist das mittlere Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Hälften ungleich 1, beispielsweise 2, wobei beispielsweise der minimale Übersetzungszustand 1 ist und der maximale Übersetzungszustand 4.
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass aus einem Betriebszustand, bei welchem eine mittlere Drehmomentanforderung an der Getriebeausgangswelle (und bevorzugt eine entsprechende Drehmomentbereitstellung an Getriebeeingangswelle) vorliegt und an dem Umschlingungsgetriebe der untere Übersetzungszustand eingestellt ist, beispielsweise (bezogen auf das Kraftfahrzeugvokabular) ein Teillastbetrieb oder ein Schubbetrieb vorliegt. In Schritt a. wird ein Beschleunigungsbefehl erhalten, wobei die erste Trennkupplung geöffnet ist, sodass eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Getriebeeingangswelle unterbrochen ist. Bevorzugt ist die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet, beispielsweise steht die Verbrennerwelle oder sie rotiert trägheitsbedingt.
  • Anstatt nun die erste Trennkupplung zu schließen, um die Verbrennungskraftmaschine anzuschleppen, also auf Betriebsdrehzahl zu bringen, wird in Schritt b. zunächst das Drehmomentübersetzungsverhältnis von dem unteren Übersetzungszustand in Richtung hin zu dem oberen Übersetzungszustand verschoben und die Rotor-Drehzahl der Rotorwelle der zumindest einen elektrischen Antriebsmaschine angehoben. In einer Ausführungsform bleibt das Drehmomentübersetzungsverhältnis in der unteren Hälfte. Der Hybrid-Antriebsstrang kommt aus einem Zustand geringer Last, das wirkende Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine steigt an. Die abgefragte Leistung der Getriebeaktorik, ausgehend von einem geringen Niveau analog zur Last, steigt moderat an, weil lediglich ein Verstelldruck an dem Umschlingungsgetriebe und unter Umständen eine erhöhte Kühlleistung vorgehalten werden muss. Die Drehzahl von der Rotorwelle der elektrischen Antriebsmaschine und von der Getriebeeingangswelle, ausgehend von einer Drehzahl von hier beispielsweise, für Kraftfahrzeuge im Teillastbereich oder Schubbetrieb typischen, 1600 U/min [eintausend sechshundert Umdrehungen pro Minute], steigen an. Das Drehmomentübersetzungsverhältnis ändert sich infolge des Verstellgradienten hin in Richtung obere Hälfte (beispielsweise Unterdrive).
  • Erst anschließend wird in Schritt c. die erste Trennkupplung zum Anschleppen der Verbrennungskraftmaschine mittels der elektrischen Antriebsmaschine geschlossen beziehungsweise in Schlupf gestellt. Sobald die Betriebsdrehzahl der Verbrennerwelle erreicht ist, also die Verbrennungskraftmaschine eigenständig läuft, wird die Verbrenner-Drehzahl angehoben, bevorzugt auf die Rotor-Drehzahl.
  • Für eine möglichst geringe Leistungsaufnahme infolge des Beschleunigungsbefehls ist anzustreben, dass in Schritt b. das Drehmomentübersetzungsverhältnis möglichst weit hin zu dem oberen Übersetzungszustand verschoben ist und die Rotor-Drehzahl der Rotorwelle möglichst hoch ist, bevor die erste Trennkupplung geschlossen wird.
  • Das gesamte Beschleunigungsverfahren erstreckt sich beispielsweise über 1,3 Sekunden [dreizehn Zehntelsekunden]. Der Schritt b. ist beispielsweise 0,7 Sekunden, und der Schritt c. beispielsweise 0,6 Sekunden lang. Bei einer Startgeschwindigkeit von 50 km/h [fünfzig Kilometer pro Stunde) vor Erhalten des Beschleunigungsbefehls in Schritt a. wird beispielsweise nach den 1,3 Sekunden eine Geschwindigkeit von 55 km/h oder mehr erreicht. Die Beschleunigung des Hybrid-Antriebsstrangs ist mit dem Beschleunigungsverfahren nicht (zwangsläufig) beendet, sondern von nun an mit Unterstützung der Verbrennungskraftmaschine fortsetzbar. Der Beschleunigungsbefehl von Schritt a., welcher über die Schritte b. und c. weiterhin erhalten wird, wird beispielsweise von einem sogenannten Gaspedal, einen Handgashebel oder einen Steuerknüppel eingegeben. Beispielsweise ist eine vorbestimmte Winkelstellung (beispielsweise des Gaspedals) zu erreichen, um das Beschleunigungsverfahren auszulösen, während mit einer Winkelstellung unterhalb der vorbestimmten Winkelstellung beispielsweise eine Beschleunigung erreichbar ist, jedoch eine langsamere Beschleunigung als mit dem hier vorgeschlagenen Beschleunigungsverfahren.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens vorgeschlagen, dass eine zweite Trennkupplung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Umschlingungsgetriebe vorgesehen ist, wobei die zweite Trennkupplung drehmomentadäquat aktuiert wird.
    Bei dieser Ausführungsform ist eine zweite Trennkupplung derart angeordnet, dass sowohl die elektrische Antriebsmaschine als auch die Verbrennungskraftmaschine von dem Umschlingungsgetriebe und somit von einem Verbraucher trennbar sind. Diese zweite Trennkupplung wird auch als K2-Kupplung bezeichnet. Die zweite Trennkupplung ist (optional) drehmomentadäquat aktuierbar und wird also nur so viel angepresst, wie zur Übertragung eines anliegenden Motordrehmoments notwendig. Damit ist Energie und, bei hydraulischer Betätigung, hydraulische Leistung einsparbar. Die zweite Trennkupplung ist beispielsweise eine Reibkupplung oder eine sogenannte Wedge-Clutch. Eine Wedge-Clutch weist einen Nabenkonus und einen (abgerundet) polygonen Mitnehmerkonus auf, bevorzugt mit einem als Festkörperfeder ausgeführten korrespondierenden Aufnahmekonus ausgeführt. Bei einer solchen Wedge-Clutch sind Relativdrehzahlen von 20 U/min [zwanzig Umdrehungen pro Minute] bis 30 U/min schaltbar, weil der Eingriff nicht rein formschlüssig, sondern kraftschlüssig gebildet ist. In einer Ausführungsform ist die zweite Trennkupplung in einem als Dauerschlupf bezeichneten schlupfenden Zustand gehalten, beispielsweise eine geringe Drehzahldifferenz zulassend, bevorzugt zum Dämpfen von Schwingungsanregungen.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens vorgeschlagen, dass der Hybrid-Antriebsstrang eine adaptive Systemdruckquelle aufweist und zumindest das Umschlingungsgetriebe und die erste Trennkupplung hydraulisch gespeist aus der Systemdruckquelle aktuiert werden,
    wobei eine von dem Hybrid-Antriebsstrang abgefragte hydraulische Systemleistung als Produkt von dem jeweils aktuellen Systemdruck und dem jeweils aktuellen Hydraulikvolumenstrom der Systemdruckquelle stets unterhalb eines vorbestimmten Maximalleistungsgrenzwerts gehalten wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird zumindest ein Teil der, bevorzugt die gesamte, Getriebeaktorik hydraulisch betätigt. Hier ist (optional) zudem vorgeschlagen, dass die Systemdruckquelle zudem adaptiv ist. Es ist also ein bedarfsgerechter Systemdruck vorhaltbar und/oder ein bedarfsgerechter Hydraulikvolumenstrom bereitstellbar. Wenn beispielsweise keine hydraulische Leistung abgefragt wird, wird kein oder nur ein minimaler Systemdruck von der Systemdruckquelle vorgehalten. Oftmals ist dauerhaft im Betrieb des Hybrid-Antriebsstrangs zumindest ein Kühlstrom zu erzeugen. Ein solcher Kühlstrom wird entweder über eine andere Druckquelle erzeugt oder ein minimaler Versorgerdruck ermöglicht den minimal erforderlichen Volumenstrom für die erforderliche (beispielsweise minimale) Kühlung. Damit ist Energie einsparbar.
  • Die Systemdruckquelle ist beispielsweise eine elektrisch betriebene Pumpe. Alternativ oder zusätzlich ist eine mechanische Pumpe vorgesehen, welche (beispielsweise mittels Ventilen) adaptiv ist oder für eine Adaptierbarkeit der Systemdruckquelle (zu einer elektrisch betriebenen Pumpe) hinzuschaltbar ist. Eine hinzuschaltbare mechanische Pumpe ist bevorzugt mittels der Verbrennerwelle antreibbar, besonders bevorzugt mit der Verbrennerwelle untrennbar drehmomentübertragend verbunden.
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass ein Maximalleistungsgrenzwert festgelegt (also vorbestimmt) ist, welcher den maximalen Systemdruck (bei einem aktuellen Hydraulikvolumenstrom) und den maximalen Hydraulikvolumenstrom (bei einem aktuellen Systemdruck) beziehungsweise das Produkt aus dem aktuellen Systemdruck und dem aktuellen Hydraulikvolumenstrom begrenzt. Während in vorbekannten Ausführungsformen eines Beschleunigungsverfahrens die hydraulische Leistung außer Acht lässt, wird diese hier in den Fokus genommen. Es sei aber darauf hingewiesen, dass bevorzugt auch vorbekannte oder andere Parameter (beispielsweise Effizienz, Geräuschemissionen und Beschleunigungsreserve, Ladezustand eines Akkumulators) bei der Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens berücksichtigt werden können. Der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert ist nach Batteriekapazitäten, Bauraum für eine Systemdruckquelle, Kosten und/oder einer erwünschten Performance des Hybrid-Antriebsstrangs oder von anderen Randbedingungen festgelegt.
  • Bei diesem Beschleunigungsverfahren wird die hydraulische Leistung überwacht beziehungsweise der Systemdruck und der Hydraulikvolumenstrom. Bevorzugt werden die Verfahrensschritte zeitlich derart nacheinander ausgeführt, dass der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert stets unterschritten bleibt. Infolge der hier vorgeschlagenen Verzögerung des Anlassens der Verbrennungskraftmaschine ist der Maximalleistungsgrenzwert im Vergleich zu einem konventionellen Beschleunigungsverfahren, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine mit Erhalten eines (bevorzugt sprunghaften) Beschleunigungsbefehls angelassen wird, erheblich reduzierbar. Zudem ist das steigende Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine, welche zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist, in eine steigende Rotor-Drehzahl und/oder in eine Beschleunigung für den Verbraucher umsetzbar. In einem konventionellen Beschleunigungsverfahren wird aber zumindest ein Teil des Drehmoments der Rotorwelle zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine abgezweigt und somit nicht unmittelbar in eine Beschleunigung umgesetzt. Es lässt sich also trotz der Verzögerung des Anlassens der Verbrennungskraftmaschine eine hohe Beschleunigung bereitstellen. Voraussetzung ist dabei lediglich, dass die elektrische Antriebsmaschine in der vorliegenden Betriebssituation bei Schritt a. eine Drehmomentreserve, und bevorzugt eine Drehzahlreserve, aufweist. Dies ist in der Regel in einem Teillastbetrieb oder Schubbetrieb gegeben, sowie wenn auf einen (sprunghaften) Beschleunigungsbefehl (Tip-In) eine schnelle Beschleunigung vom Benutzer, beispielsweise einem Fahrzeugfahrer eines Hybridfahrzeugs, erwartet wird. Beispielsweise bei Annäherung an die Höchstgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs wird dies nicht erwartet.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens vorgeschlagen, dass Schritt b. so lange ausgeführt wird, bis von der hydraulischen Systemleistung der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert erreicht ist und erst anschließend Schritt c. ausgeführt wird.
  • Bei dieser Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens wird die maximale hydraulische Leistung ausgereizt, wenn ein (bevorzugt sprunghafter) Beschleunigungsbefehl vorliegt. Beispielsweise in Schritt b. wird das Drehmomentübersetzungsverhältnis so lange mit einem möglichst großen Verstellgradienten angehoben, bis der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert erreicht ist. Weiter wird beispielsweise der Verstellgradient an dem Umschlingungsgetriebe (erst) dann verringert, um bei dem oder unterhalb des Maximalleistungsgrenzwerts zu bleiben. Der Verstellgradient wird (erst) dann wieder angehoben, wenn der Hydraulikvolumenstrom zum Verstellen des Drehmomentübersetzungsverhältnis an dem Umschlingungsgetriebe sinkt, beispielsweise in der oberen Hälfte (beispielsweise Underdrive), und bevorzugt auch (erst) dann, wenn zum Anschleppen der Verbrennerwelle die erste Trennkupplung geschlossen ist beziehungsweise in Schlupf gestellt ist.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens vorgeschlagen, dass Schritt b. in einen Teilschritt b.1 und einen danach ausgeführten Teilschritt b.2 unterteilt ist, wobei der Verstellgradient in:
    • - Teilschritt b.1 für einen möglichst hohen Hydraulikvolumenstrom geführt ist; und
    • - Teilschritt b.2 bei angestiegener Drehmomentabgabe von der elektrischen Antriebsmaschine für einen ansteigenden drehmomentadäquaten Systemdruck geführt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens ist der Schritt b. unterteilt in einen zunächst möglichst großen Hydraulikvolumenstrom beziehungsweise in eine möglichst schnelle Steigerung des Hydraulikvolumenstroms in Teilschritt b.1, wodurch ein hoher Verstellgradient oder eine schnelle Steigerung des Verstellgradienten erreicht wird, während der (notwendige) Systemdruck noch gering ist. Der (erforderliche) Systemdruck ist hier zunächst noch gering, weil die elektrische Antriebsmaschine trägheitsbedingt oder wegen einer Leistungsbegrenzung noch kein stark gesteigertes Drehmoment abgibt. Erst wenn das Drehmoment der Rotorwelle angestiegen ist, wird der Hydraulikvolumenstrom oder die Steigerung des Hydraulikvolumenstroms wieder reduziert. Dann, also in Teilschritt b.2, wird der Systemdruck mit dem ansteigenden Drehmoment der Rotorwelle angehoben. Bevorzugt wird die hydraulische Systemleistung dabei stets nah bei dem vorhergehend beschriebenen Maximalleistungsgrenzwert geführt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens vorgeschlagen, dass während Schritt c. ein nach Schritt b. erreichter Übersetzungszwischenzustand weiter in Richtung hin zu dem oberen Übersetzungszustand verschoben wird und die Rotor-Drehzahl der Rotorwelle weiter angehoben wird, wobei der Verstellgradient und/oder die Änderung des Verstellgradienten im Vergleich zu Schritt b. verringert ist.
  • Bei dieser Ausführungsform wird das Drehmomentübersetzungsverhältnis nach Schritt b. in Schritt c. weiter angehoben, bevorzugt bis das maximale Drehmomentübersetzungsverhältnis erreicht ist, beispielsweise ein Drehmomentübersetzungsverhältnis von 2. Der Verstellgradient des Umschlingungsgetriebes oder die Änderung des Verstellgradienten wird aber im Vergleich zu dem Verstellgradient beziehungsweise dessen Änderung in Schritt b. verringert, bevorzugt im Vergleich zu dem zeitlichen Mittelwert des Verstellgradienten beziehungsweise dessen Änderung in den Teilschritten b.1 und b.2 gemäß vorhergehender Beschreibung und im Vergleich zu dem Verstellgradienten beziehungsweise dessen Änderung in Teilschritt b.2 angehoben. In einer Ausführungsform wird der Verstellgradient in Schritt c. zunächst schnell angehoben bis die erste Trennkupplung soweit verpresst ist, dass die Verbrennerwelle anschleppbar ist, und anschließend nur noch langsam angehoben. Bei dieser Ausführungsform ist der zeitliche Mittelwert des Verstellgradienten beziehungsweise von dessen Änderung im Vergleich zu dem Verstellgradienten in Schritt b. verringert.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens vorgeschlagen, dass die hydraulische Systemleistung in Schritt b. allein von einer ersten Pumpe mit elektrischer Antriebseinheit bereitgestellt wird und in Schritt c. zudem eine von der Verbrennungskraftmaschine angetriebene zweite Pumpe mit dem Anschleppen der Verbrennerwelle zu der hydraulischen Systemleistung beiträgt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe vorgesehen, welche zum Erzeugen eines Systemdrucks und Hydraulikvolumenstroms in Reihe oder parallel geschaltet beitragen. Die erste Pumpe weist eine elektrische Antriebseinheit auf und ist also eine elektrische Pumpe. Diese erste Pumpe wird aus einer elektrischen Energiequelle gespeist, beispielsweise einem Akkumulator. Die zweite Pumpe ist mechanisch und wird von der Verbrennungskraftmaschine, also zumindest mittelbar von der Verbrennerwelle, angetrieben. In einer Ausführungsform ist die zweite Pumpe dauerhaft in Betrieb, zumindest wenn die erste Trennkupplung (KO-Kupplung) geschlossen ist, bevorzugt (die erste und zweite Trennkupplung überbrückend) wenn die Verbrennerwelle rotiert. Die zweite Pumpe entlastet damit die erste Pumpe und die elektrische Energiequelle. In einer Ausführungsform wird die erste Pumpe abgeschaltet, wenn die zweite Pumpe den Betrieb aufgenommen hat, bevorzugt ausschließlich dann, wenn eine Drehmomentreserve von der Verbrennungskraftmaschine vorgehalten ist. Das heißt, wenn maximal beschleunigt werden soll, wird die erste Pumpe weiterhin betrieben, sodass das Drehmoment der Verbrennerwelle dem Verbraucher möglichst vollständig zur Verfügung steht.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Beschleunigungsverfahrens vorgeschlagen, dass bei einem Abbruch des Beschleunigungsbefehls das Beschleunigungsverfahren sofort abgebrochen wird,
    wobei bevorzugt der Übersetzungszwischenzustand wieder hin zu dem unterem Übersetzungszustand verschoben wird,
    wobei bevorzugt bei einem Abbruch während des Anschleppens der Verbrennerwelle die erste Trennkupplung geschlossen wird und die Rotationsenergie der Verbrennerwelle an das Umschlingungsgetriebe weitergeleitet wird und/oder rekuperiert wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird nach einem in Schritt a. erhaltenen Beschleunigungsbefehl und einem zu einem beliebigen Zeitpunkt bis zum Ende von Schritt c. das Beschleunigungsverfahren abgebrochen. Das bedeutet, dass beispielsweise der Verstellgradient, also die Änderung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses, nicht weiter konstant gehalten beziehungsweise nicht weiter angehoben wird. Das bedeutet auch, dass die erste Trennkupplung wieder geöffnet wird, auch wenn oder gerade wenn die Verbrennungskraftmaschine noch nicht auf ihre Betriebsdrehzahl gebracht ist. Bevorzugt übernimmt ein Verfahren, dass beispielsweise unter Berücksichtigung konventioneller Parameter wieder in den Teillast oder Schubbetrieb zurückführt, also beispielsweise das Drehmomentübersetzungsverhältnis in Richtung hin der unteren Hälfte (beispielsweise Overdrive), bevorzugt den minimalen Übersetzungszustand einstellt. Beispielsweise will ein Fahrzeugführer das Hybridfahrzeug möglichst schnell beschleunigen und drückt das Gaspedal herunter, aber die Verkehrssituation lässt die angestrebte Geschwindigkeit nicht zu und der Fahrzeugführer nimmt den Fuß wieder vom Gaspedal.
  • In einer Betriebssituation, bei welcher die Verbrennerwelle bereits auf eine ausreichend hohe Verbrenner-Drehzahl angeschleppt ist, bevorzugt unterhalb der Betriebsdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine, wird trotz des Abbruchs die erste Trennkupplung geschlossen, um so die eingebrachte Rotationsenergie der Verbrennerwelle zu nutzen, indem:
    1. i. die Verbrennerwelle mit der Getriebeeingangswelle des Umschlingungsgetriebes verbunden ist; und/oder
    2. ii. die elektrische Antriebsmaschine oder ein anderer (Motor-) Generator im Generatorbetrieb die Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt.
    In Alternative i. werden Drehungleichförmigkeiten der Verbrenner-Drehzahl beispielsweise mittels einer entsprechenden Ansteuerung der Rotorwelle der elektrischen Antriebsmaschine ausgeglichen. In Alternative ii. wird bevorzugt die zweite Trennkupplung geöffnet. In einer Ausführungsform werden beide Alternativen zugleich ausgeführt, also die (im Hybrid-Antriebsstrang optional vorhandene) zweite Trennkupplung nicht geöffnet während die Rotationsenergie der Verbrennerwelle rekuperiert wird. Welche der Alternativen i. und/oder ii. ausgeführt wird, wird beispielsweise anhand des Ladezustands des Akkumulators (Range-Extender-Modus) und anhand des abgefragten Drehmoments entschieden.
  • Das Beschleunigungsverfahren ist in einer Ausführungsform gemäß der hier vorliegenden Erfindung in einem Bordcomputer eines Hybridfahrzeugs enthalten und ausführbar. Der Bordcomputer ist eingerichtet, Messdaten von Messsensoren des Hybrid-Antriebsstrangs und/oder Hybridfahrzeugs so zu verarbeiten, dass diese in einem internen Prozessor verarbeitbar sind, sodass das Beschleunigungsverfahren ausführbar ist.
  • Ein Bordcomputer organisiert die erfassten Daten und/oder führt Berechnungen aus, welche die Aufbereitung für eine integrierte oder externe Benutzerschnittstelle betrifft. Hinsichtlich der Ausführung beziehungsweise Auslösung des Beschleunigungsverfahrens wird auf die vorhergehende Beschreibung und dort aufgezeigte Varianten verwiesen.
  • Das Beschleunigungsverfahren ist in einer Ausführungsform gemäß der hier vorliegenden Erfindung in einem Computerprogramm umfassend Computerprogrammcode ausgeführt beziehungsweise als solches implementiert beziehungsweise in einem Computerprogrammprodukt enthalten, auf welchem der Computerprogrammcode abgespeichert ist, wobei der Computerprogrammcode, auf einem Computer derart ausführbar ist, dass der Computer dazu veranlasst ist, dieses Beschleunigungsverfahren auszuführen, wobei der Computer beispielsweise
    in einem Hybrid-Antriebsstrang und/oder Hybridfahrzeug integriert ist.
  • Das computerimplementierte Beschleunigungsverfahren ist beispielsweise durch ein Computerprogramm verwirklicht, wobei das Computerprogramm Computerprogrammcode umfasst, wobei der Computerprogrammcode, wenn er auf einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlasst, das Beschleunigungsverfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Als Computerprogrammcode werden gleichbedeutend eine oder mehrere Anweisungen oder Befehle bezeichnet, die einen Computer oder Prozessor veranlassen, eine Reihe von Operationen durchzuführen, die zum Beispiel einen Algorithmus und/oder andere Verarbeitungsmethoden darstellen. Das Computerprogramm ist beispielsweise auf einem Bordcomputer eines Hybridfahrzeugs ausführbar.
  • Als Computerprogrammprodukt, aufweisend Computerprogrammcode, ist beispielsweise ein Medium wie beispielsweise RAM, ROM, eine SD-Karte, eine Speicherkarte, eine Flash-Speicherkarte oder eine Disc, oder ist auf einem Server abgespeichert und herunterladbar. Ist das Computerprogramm über eine Ausleseeinheit, beispielsweise ein Laufwerk und/oder eine Installation, auslesbar gemacht, so ist der enthaltende Computerprogrammcode und das darin enthaltene Verfahren durch einen Computer beziehungsweise in Kommunikation mit einer Mehrzahl von Recheneinheiten, beispielsweise gemäß obiger Beschreibung, ausführbar.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybrid-Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - ein Umschlingungsgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle, wobei mittels des Umschlingungsgetriebes ein Drehmoment zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle übertragbar ist ;
    • - eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle;
    • - eine elektrische Antriebsmaschine mit einer Rotorwelle zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle; und
    • - eine erste Trennkupplung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbren nungskraftmasch i ne,
    wobei der Hybrid-Antriebsstrang zum Ausführen des Beschleunigungsverfahrens nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung eingerichtet ist,
    wobei bevorzugt eine zweite Trennkupplung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem Umschlingungsgetriebe vorgesehen ist.
  • Der hier vorgeschlagene Hybrid-Antriebsstrang ist bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des Beschleunigungsverfahrens beschrieben. Es wird insoweit auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen. Nachfolgende Verfahrensmerkmale sind ebenso, zumindest optionale, Merkmale des Beschleunigungsverfahrens.
  • Bevorzugt ist für das Ausführen des Beschleunigungsverfahrens eine konventionell vorhandene Messelektronik und/oder Steuerelektronik eingesetzt. Diese ist beispielsweise lediglich softwareseitig verändert. In einer Ausführungsform ist das hier vorgeschlagene Beschleunigungsverfahren in ein Wahlprogramm zum Betrieb des Hybrid-Antriebsstrangs für einen Benutzer eingebunden, beispielsweise in einem Eco-Modus, oder verschiedene Maximalleistungsgrenzwerte für unterschiedliche Wahlprogramme zum Betrieb des Hybrid-Antriebsstrangs festgelegt.
  • Der hier vorgeschlagene Hybrid-Antriebsstrang ist damit besonders effizient und ohne oder mit geringen Einbußen hinsichtlich des Beschleunigungsverhaltens betreibbar.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad und einen Hybrid-Antriebsstrang zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs mittels des zumindest einen Vortriebsrads,
    wobei bevorzugt zwischen der Getriebeausgangswelle des Umschlingungsgetriebes und dem zumindest einen Vortriebsrad eine dritte Trennkupplung vorgesehen ist,
    wobei bevorzugt die zweite Trennkupplung eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung umfasst, wobei:
    • - mittels der ersten Teilkupplung eine Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Getriebeeingangswelle des Umschlingungsgetriebes trennbar ist; und
    • - mittels der zweiten Teilkupplung eine unmittelbare Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem zumindest einen Vortriebsrad trennbar ist.
  • Das hier vorgeschlagene Hybridfahrzeug ist mittels des Hybrid-Antriebsstrangs beschleunigbar, wobei also das zumindest eine Vortriebsrad den (Haupt-) Verbraucher des Hybrid-Antriebsstrangs darstellt. Das hier vorgeschlagene Hybridfahrzeug ist bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des Beschleunigungsverfahrens beschrieben. Es wird insoweit auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen. Nachfolgende Verfahrensmerkmale sind ebenso, zumindest optionale, Merkmale des Beschleunigungsverfahrens.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte Trennkupplung vorgesehen, mittels welcher der Hybrid-Antriebsstrang von dem zumindest einen Vortriebsrad trennbar ist. Die dritte Trennkupplung ist beispielsweise eine Formschluss-Trennkupplung, beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine Wedge-Clutch.
  • In einer Ausführungsform umfasst die zweite Trennkupplung eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung, sodass der Hybrid-Antriebsstrang von einem Hybrid der P2-Kategorie (erste Teilkupplung geschlossen und zweite Teilkupplung geöffnet) zu einem Hybrid der P3-Kategorie (umgekehrt erste Teilkupplung geöffnet und zweite Teilkupplung geschlossen) umschaltbar ist. Dafür ist der zweiten Teilkupplung ein paralleles Direktgetriebe nachgeschaltet, wobei also das Umschlingungsgetriebe überbrückt ist. Mittels der zweiten Teilkupplung ist also die elektrische Antriebsmaschine, und bevorzugt auch die Verbrennungskraftmaschine, unmittelbar mit dem zumindest einen Vortriebsrad drehmomentübertragend verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Teilkupplungen als Wedge-Clutch, bevorzugt beide, besonders bevorzugt als Doppel-Wedge-Clutch, beispielsweise mit einem gemeinsamen Zentralaufnahmekonus als Ausgangsseite. In einer Ausführungsform sind die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung zeitgleich geschlossen betreibbar, weil die parallelen Teilgetriebestränge parallel verspannungsfrei betreibbar sind und/oder eine dritte Trennkupplung zwischen der zweiten Trennkupplung beziehungsweise der ersten Teilkupplung und dem zumindest einen Vortriebsrad zwischengeschaltet ist, welche dann (beispielsweise in einem sonst verspannenden Zustand der parallelen Teilgetriebestränge) geöffnet ist. Bevorzugt ist die dritte Trennkupplung zwischen der Getriebeausgangswelle und dem Verbraucheranschluss zu dem zumindest einen Vortriebsrad angeordnet, wobei der parallele Teilgetriebestrang über die zweite Teilkupplung mit dem zumindest einen Vortriebsrad mittels desselben Verbraucheranschlusses verbunden ist.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: ein Geschwindigkeitsdiagramm;
    • 2: ein Drehmomentübersetzungsdiagramm;
    • 3: ein Verstellgradientendiagramm;
    • 4: ein Drehzahldiagramm;
    • 5: ein Systemdruckdiagramm;
    • 6: ein Volumenstromdiagramm;
    • 7: ein Hydraulikleistungsdiagramm; und
    • 8: ein Hybrid-Antriebsstrang der P2/P3-Kategorie in einem Hybridfahrzeug.
  • In 1 ist ein Geschwindigkeitsdiagramm mit einer Geschwindigkeitsachse 28 als Ordinate und einer Zeitachse 29 als Abszisse, beispielsweise eines Hybridfahrzeugs 22 wie in 8 gezeigt, worauf hier zur Erläuterung der teilhabenden Komponenten des Hybrid-Antriebsstrangs 1 ohne Beschränkung der Allgemeinheit Bezug genommen wird. Die Buchstaben stellen die Schritte a. bis c. beziehungsweise deren Teilschritte dar. Dies gilt im Weiteren auch für die 2 bis 7. Bei dem gezeigten Geschwindigkeitsverlauf 30 liegt beispielsweise in dem Betriebszustand vor dem Erhalten des Beschleunigungsbefehls (in Schritt a.) eine konstante Geschwindigkeit vor, beispielsweise etwa 50 km/h. Dies stellt einen Teillastbetrieb oder Schubbetrieb dar. Zu einem Zeitpunkt 0, hier bei der senkrechten Linie unterhalb des Buchstaben a., wird ein Beschleunigungsbefehl ausgegeben (Schritt a.), beispielsweise mittels Tip-In eines Gaspedals in einem Hybridfahrzeug 22. Daraufhin wird in Schritt b., hier (optional) umfassend die Teilschritte b.1 und b.2, die Drehzahl der Rotorwelle 10 (vergleiche 4) erhöht und das Drehmomentübersetzungsverhältnis von einem unteren Übersetzungszustand 5 hin zu der oberen Hälfte angehoben (vergleiche 2). Es folgt also eine Beschleunigung des Hybridfahrzeugs 22, welche rein von der elektrischen Antriebsmaschine 9 bewerkstelligt wird. Dies setzt sich in Schritt c., hier (optional) umfassend die Teilschritte c.1 und c.2, fort, wobei hier parallel die Verbrennungskraftmaschine 7 angelassen wird (vergleiche 4). Es sei darauf hingewiesen, dass der Beschleunigungsbefehl von Schritt a. über die Schritte b. und c. aufrechterhalten wird, beispielsweise mittels gedrückt halten eines Gaspedals. Dies ist mit dem nach rechts weisenden Pfeil angedeutet. Die Beschleunigung wird beispielsweise auch nach diesem Beschleunigungsverfahren fortgesetzt, wobei dann die Verbrennungskraftmaschine 7 übernimmt oder die elektrische Antriebsmaschine 9 unterstützt. Das Beschleunigungsverfahren wird beispielsweise sofort abgebrochen, wenn der Beschleunigungsbefehl aufgehoben wird, also beispielsweise das Gaspedal nicht mehr oder zu wenig hinuntergedrückt wird. Das gesamte Beschleunigungsverfahren erstreckt sich beispielsweise über 1,3 Sekunden [dreizehn Zehntelsekunden]. Der Teilschritt b.1 ist beispielsweise 0,2 Sekunden, der Teilschritt b.2 beispielsweise 0,5 Sekunden, der Teilschritt c.1 beispielsweise 0,1 Sekunden, der Teilschritt c.2 beispielsweise 0,5 Sekunden lang.
  • In 2 ist ein Drehmomentübersetzungsdiagramm eines Umschlingungsgetriebes 2 gezeigt, welches sich auf das Geschwindigkeitsdiagramm in 1 und die zugehörige Beschreibung bezieht. Die Ordinate ist die Übersetzungsverhältnisachse 31 und die Abszisse wieder die Zeitachse 29. Unterhalb der Zeitachse 29 ist die untere Hälfte 32 und oberhalb der Zeitachse 29 die obere Hälfte 33 des (bevorzugt gesamten) einstellbaren Drehmomentübersetzungsverhältnisses des Umschlingungsgetriebes 2 dargestellt. In dem gezeigten Beispiel ist der im anfänglichen Betriebszustand (vor dem Zeitpunkt 0) eingestellte untere Übersetzungszustand 5 der minimale Übersetzungszustand, bevorzugt des Umschlingungsgetriebes 2. Unabhängig davon ist in dem gezeigten Beispiel der im End-Betriebszustand (nach Schritt c.) eingestellte obere Übersetzungszustand 6 der maximale Übersetzungszustand, bevorzugt des Umschlingungsgetriebes 2. Die Getriebeübersetzungskurve 34 verläuft in diesem Beispiel annähernd kontinuierlich steigend vom Beginn des Teilschritts b.1 bis zum Ende des Teilschritts c.2 von dem unteren Übersetzungszustand 5 bis zu dem oberen Übersetzungszustand 6 (und hier optional anschließend an das Beschleunigungsverfahren noch weiter angehoben). Zwischen den Teilschritten b.1 und b.2 ist ein (beliebiger) Übersetzungszwischenzustand 19 gekennzeichnet, welcher in der unteren Hälfte liegt. Bei einem symmetrischen Umschlingungsgetriebe 2 ist die untere Hälfte 32 als Overdrive zu bezeichnen und die obere Hälfte 33 als Underdrive, wobei im Overdrive ein Drehmoment untersetzt wird, also die Drehmomentübersetzungsverhältnis kleiner 1 ist und im Underdrive ein Drehmoment übersetzt wird, also das Drehmomentübersetzungsverhältnis größer 1 ist. Beispielsweise ist der minimale Übersetzungszustand 5 0,5 [ein halb] und der maximale Übersetzungszustand 6 2 [zwei].
  • In 3 ist ein Verstellgradientendiagramm eines Drehmomentübersetzungsverhältnisses eines Umschlingungsgetriebes 2 gezeigt, welches sich auf das Geschwindigkeitsdiagramm in 1 und das Drehmomentübersetzungsdiagramm in 2, sowie die zugehörige Beschreibung bezieht. Es ist also die Geschwindigkeit der Änderung des Übersetzungszustands des Umschlingungsgetriebes 2 dargestellt. Die Ordinate ist dementsprechend die Verstellgradientenachse 35 (Geschwindigkeit der Änderung des Übersetzungszustands) und die Abszisse wieder die Zeitachse 29, wobei die Zeitachse 29 hier durch den Verstellgradienten 12 von null verläuft. Hier liegt also nach dem anfänglichen Betriebszustand (vor Zeitpunkt 0) keine Veränderung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses des betreffenden Umschlingungsgetriebes 2 und ab dem Zeitpunkt 0 eine ausschließlich positive Änderung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses vor. Dies ist besonders vorteilhaft für eine schnelle Beschleunigung (bei ausreichender elektrischer Drehmomentreserve) aber keine Notwendigkeit für das hier vorgeschlagene Beschleunigungsverfahren. Zunächst wird in einem Teilschritt b.1 das Drehmomentübersetzungsverhältnis möglichst schnell angehoben, denn hier ist der Systemdruck 16 noch gering (vergleiche 5) und damit ist trotz eines für eine schnelle Änderung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses notwendigen hohen Hydraulikvolumenstroms 17 (vergleiche 6) noch eine akzeptable beziehungsweise zulässige Systemleistung 15 unterhalb eines vorbestimmten Maximalleistungsgrenzwerts 18 einhaltbar. In Teilschritt b.2 wird nun die Änderung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses weiter vorangetrieben (vergleiche 2), jedoch nicht mit einem steigenden Verstellgradienten 12, hier beispielsweise mit nach einer kurzen Abnahme konstantem Verstellgradienten 12 größer null. In Teilschritt c.1 wird wiederum der Verstellgradient 12 (ausgehend von dem gekennzeichneten erreichten Übersetzungszwischenzustand 19, hier optional in der unteren Hälfte 32) schnell angehoben, während die erste Trennkupplung 11 geschlossen wird (vergleiche 4 und 6) und dazu der Systemdruck 16 weiter angehoben werden muss (vergleiche 5). Bei dem nun nach Teilschritt c.1 vorliegenden Systemdruck 16 ist es vorteilhaft, in Schritt c.2 die Änderung des Verstellgradienten 12 wieder zu verringern, jedoch bevorzugt für eine möglichst schnelle Beschleunigung den Verstellgradienten 12 weiter anzuheben. Die Systemleistung 15 bleibt dabei noch unterhalb des Maximalleistungsgrenzwerts 18 (vergleiche 7). Nach Schritt c. ist der obere, bevorzugt maximale, Übersetzungszustand 6 erreicht. Nach technisch und/oder Performance bedingten Parametern wird dann der Verstellgradient 12 wieder auf null zurückgeführt. In einer Ausführungsform wird der Verstellgradient 12 kurz unter null geführt, also theoretisch die Änderung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses wieder gesenkt, aber dies dient dem Zweck einer möglichst schnellen Überführung in den oberen Übersetzungszustand 6 und anschließend eine Anpassung der Verstellung an einen Dauerbetrieb in diesem eingestellten Übersetzungszustand 6, wofür eine geringere Anpresskraft notwendig ist als zum Verstellen des Drehmomentübersetzungsverhältnisses.
  • In 4 ist ein Drehzahldiagramm einer elektrischen Antriebsmaschine 9 und einer Verbrennungskraftmaschine 7 gezeigt, welches sich auf die vorhergehenden Diagramme in 1 bis 3, sowie die zugehörige Beschreibung bezieht. Die Ordinate ist die Drehzahlachse 36 und die Abszisse wieder die Zeitachse 29, wobei die Zeitachse 29 hier durch die Drehzahl von null verläuft. Die anfänglich obere Kurve stellt die Rotor-Drehzahlkurve 37 dar, beispielsweise bei derzeit üblichen 1.600 U/min, und die anfänglich untere Kurve die Verbrenner-Drehzahlkurve 38. In Schritt b. wird die Rotor-drehzahl auf Schritt a. hin angehoben, wobei sich dies in Schritt c., und beispielsweise auch danach bei weiter vorliegendem Beschleunigungsbefehl, fortsetzt. Erst in Teilschritt c.1 wird die erste Trennkupplung 11 geschlossen und damit die Verbrennungskraftmaschine 7 von der elektrischen Antriebsmaschine 9 angelassen und auf eine Betriebsdrehzahl gebracht, in diesem Beispiel mit Beginn von Schritt c.2. Nach Schritt c.1 ist die erste Trennkupplung für eine volle Drehmomentübertragung geschlossen. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 7 bereits von Beginn des Teilschritts c.2, also mit Erreichen der Betriebsdrehzahl, derzeit üblicherweise 800 U/min, von einer Drehmomentsenke in eine Drehmomentquelle gewandelt hat.
  • Nach Schritt c. ist das betreffende Hybridfahrzeug 22 mittels einzig der oder zusätzlich unterstützend von der Verbrennungskraftmaschine 7 beschleunigbar. Der Teilschritt c.1 wird zu einem Zeitpunkt des Beschleunigungsverfahrens ausgeführt, während die elektrische Antriebsmaschine 9 eine derart ausreichende Drehmomentreserve aufweist, dass die elektrische Antriebsmaschine 9 in der Lage ist, gleichzeitig das betreffende Hybridfahrzeug 22 zu beschleunigen und die Verbrennungskraftmaschine 7 anzulassen. Ein zusätzlicher (separater) Anlasser ist hierbei nicht notwendig.
  • In 5 ist ein Systemdruckdiagramm einer Systemdruckquelle 14 eines Hybrid-Antriebsstrangs 1 gezeigt, welches sich auf die vorhergehenden Diagramme in 1 bis 4, sowie die zugehörige Beschreibung bezieht. Die Ordinate ist die Systemdruckachse 39 und die Abszisse wieder die Zeitachse 29. Anfänglich ist der Systemdruck 16 auf einem niedrigen Niveau, in diesem Beispiel konstant. In den Schritten b. und c. wird auf den Beschleunigungsbefehl von Schritt a. der Systemdruck 16 adaptiv, also an den aktuellen Bedarf angepasst, angehoben. Hierbei ist unter Berücksichtigung der Effizienz und/oder der Performance eine kontinuierliche Anhebung des Systemdrucks 16 angestrebt.
  • In 6 ist ein Volumenstromdiagramm einer Systemdruckquelle 14 eines Hybrid-Antriebsstrangs 1 gezeigt, welches sich auf die vorhergehenden Diagramme in 1 bis 5, sowie die zugehörige Beschreibung bezieht. Die Ordinate ist die Volumenstromachse 40 und die Abszisse wieder die Zeitachse 29. Anfänglich ist der Hydraulikvolumenstrom 17 auf einem niedrigen Niveau, in diesem Beispiel konstant. In Schritt b.1 wird auf den Beschleunigungsbefehl in Schritt a. hin der Hydraulikvolumenstrom 17 (bevorzugt möglichst) schnell angehoben, bis bei dem jeweils aktuellen Systemdruck 16 (vergleiche 5) zumindest annähernd der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert 18 (vergleiche 7) erreicht ist. Beispielsweise wird der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert 18 unter Berücksichtigung der maximal möglichen, maximal-effizienten und/oder maximal-geräuschemittierenden Verstellgeschwindigkeit des Drehmomentübersetzungsverhältnisses des betreffenden Umschlingungsgetriebes 2 unterschritten. Anschließend wird in Teilschritt b.2 der Hydraulikvolumenstrom 17 abgesenkt, sodass bis zum Ende von Teilschritt b.2 trotz steigenden Systemdrucks 16 (vergleiche 5) der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert 18 nicht überschritten wird. Beim Übergang zu Teilschritt c.1 wird der Hydraulikvolumenstrom 17 kurz stark abgesenkt, weil hier zum Schließen der ersten Trennkupplung 11 kurzzeitig ein erhöhter Systemdruck 16 notwendig wird (vergleiche Erhebung in 5). Anschließend wird der Hydraulikvolumenstrom 17 wieder angehoben und unter Berücksichtigung weiterer Parameter damit bei steigendem Systemdruck 16 unterhalb des vorbestimmten Maximalleistungsgrenzwerts 18 insgesamt abnehmend geführt.
  • In 7 ist ein Hydraulikleistungsdiagramm einer Systemdruckquelle 14 eines Hybrid-Antriebsstrangs 1 gezeigt, welches sich auf die vorhergehenden Diagramme in 1 bis 6, sowie die zugehörige Beschreibung bezieht und das Produkt aus dem aktuellen Systemdruck 16 und dem aktuellen Hydraulikvolumenstrom 17 darstellt. Dieser Wert ist näherungsweise proportional zu einer elektrischen Leistungsaufnahme, sofern beziehungsweise solange die Systemdruckquelle 14 einzig von einer elektrischen Pumpe 20 bereitgestellt ist (ab Schritt c. kommt bevorzugt die mechanische Pumpe 21 unterstützend hinzu). Alternativ ist die hier gezeigte Systemleistung 15 ohne Berücksichtigung der Bereitstellung, also auch die Leistungsabnahme an der Verbrennerwelle 8 umfassend, die gesamte Systemleistung 15. Die Ordinate ist die Leistungsachse 41 und die Abszisse wieder die Zeitachse 29. Anfänglich ist die Systemleistung 15 auf einem niedrigen Niveau, in diesem Beispiel konstant. In Schritt b.1 wird auf den Beschleunigungsbefehl in Schritt a. hin die Systemleistung 15 infolge der Anhebung des Hydraulikvolumenstroms 17 sowie des Systemdrucks 16 (vergleiche 5 und 6) zumindest annähernd der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert 18 erreicht ist. Beispielsweise entspricht ein solcher Maximalleistungsgrenzwert 18 400 W [vierhundert Watt]. Bis zum Ende des Beschleunigungsverfahrens, und bei anhaltendem Beschleunigungsbefehl darüber hinaus, wird die Systemleistung 15 nahe bei dem vorbestimmten Maximalleistungsgrenzwert 18 geführt. Dabei sind zum einen der Hydraulikvolumenstrom 17 und der Systemdruck 16 aufeinander abgestimmt für eine möglichst schnelle Beschleunigung, vornehmlich Änderung des Drehmomentübersetzungsverhältnisses an dem betreffenden Umschlingungsgetriebe 2, und zum anderen weitere Parameter, wie beispielsweise die Effizienz, Geräuschemissionen und Beschleunigungsreserve, beispielsweise in konventioneller Weise, berücksichtigt.
  • In 8 ist ein Hybrid-Antriebsstrang 1 der P2/P3-Kategorie in einem Hybridfahrzeug 22 in einer (optionalen) Front-Quer-Anordnung zum Vortrieb mittels der Vorderachse 42, optional auch oder einzig mittels der Hinterachse 43, über ein linkes Vortriebsrad 23 und ein rechtes Vortriebsrad 24 in einer schematischen Ansicht von oben gezeigt. Der Hybrid-Antriebsstrang 1 ist vor der Fahrerkabine 44 und die Wellen der gezeigten Komponenten sind quer zu der Längsachse 45, also parallel zu der Vorderachse 42 und Hinterachse 43 angeordnet. Der gezeigte Hybrid-Antriebsstrang 1 umfasst als Drehmomentquellen (bevorzugt auch als Drehmomentsenken betreibbar) eine Verbrennungskraftmaschine 7 mit einer Verbrennerwelle 8 und eine elektrische Antriebsmaschine 9 mit einer Rotorwelle 10 (hier zeigt der Pfeil der Übersichtlichkeit auf den Rotor). Die Verbrennungskraftmaschine 7 und die elektrische Antriebsmaschine 9 sind mittels eines Umschlingungsgetriebes 2 über einen Verbraucheranschluss 46 und ein Differential 47 mit den Vortriebsrädern 23,24 drehmomentübertragend verbunden. Das Umschlingungsgetriebe 2 weist eine Getriebeeingangswelle 3 mit einem eingangsseitigen Kegelscheibenpaar 48 und eine Getriebeausgangswelle 4 mit einem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar 49 auf, wobei die beiden Kegelscheibenpaare 48,49 einzig mittels eines Umschlingungsmittels 50 drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Hier ist (optional) parallel dazu ein weiterer Teiltriebstrang 51 vorgesehen, welcher als festes Stirnradgetriebe ausgeführt ist und mittels welchem ebenfalls über den Verbraucheranschluss 46 und das Differential 47 die Verbrennungskraftmaschine 7 und die elektrische Antriebsmaschine 9 mit den Vortriebsrädern 23,24 drehmomentübertragend verbunden ist. Die Verbindung ist trennbar einzig zu der Verbrennungskraftmaschine 7 mittels einer ersten Trennkupplung 11 (allgemein bezeichnet als KO-Kupplung oder K1-Kupplung). Weiterhin ist die Verbindung zu der Verbrennungskraftmaschine 7 und der elektrischen Antriebsmaschine 9 mittels einer zweiten Trennkupplung 13 (allgemein bezeichnet als K2-Kupplung) von den Vortriebsrädern 23,24 trennbar oder zwischen einer Übertragung mittels des Umschlingungsgetriebes 2 oder mittels des parallelen Teiltriebstrangs 51 umschaltbar ist. Die Maschinen 7, 9 sind mittels einer ersten Teilkupplung 26 der zweiten Trennkupplung 13 von der Getriebeeingangswelle 3 des Umschlingungsgetriebes 2 trennbar und mittels einer zweiten Teilkupplung 27 der zweiten Trennkupplung 13 von dem parallelen Teiltriebstrang 51 trennbar. Optional ist weiterhin eine dritte Trennkupplung 25 hinter der Getriebeausgangswelle 4 des Umschlingungsgetriebes 2 vorgesehen, welche beispielsweise als Klauenkupplung ausgeführt ist, sodass die Getriebeausgangswelle 4 von dem Verbraucheranschluss 46 trennbar ist. In einem Vortriebszustand des Hybridfahrzeugs 22, bei welchem der parallele Teiltriebstrang 51 genutzt ist, wird bei geöffneter erster Teilkupplung 26 der zweiten Trennkupplung 13 und geöffneter dritter Trennkupplung 25 das Umschlingungsgetriebe 2 nicht mitgeschleppt. Damit ist die Effizienz dieses Vortriebszustands gesteigert. Weiterhin ist hier dargestellt, dass das Umschlingungsgetriebe 2 beziehungsweise die Kegelscheibenpaare 48,49 von einer Systemdruckquelle 14 versorgt werden, wobei hier (optional) eine elektrische Pumpe 20 und eine mechanische Pumpe 21 parallel geschaltet vorgesehen sind. Die elektrische Pumpe 20 ist zumindest bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine 7 in Betrieb und die mechanische Pumpe 21 ist bevorzugt untrennbar mit der Verbrennerwelle 8 verbunden.
  • Optional ist weiterhin eine weitere elektrische Antriebsmaschine vorgesehen (nicht gezeigt), beispielsweise eingangsseitig des Umschlingungsgetriebes 2, beispielsweise ohne zwischengeschaltete Trennkupplung, und/oder in einem separaten Antriebsstrang, beispielsweise an der Hinterachse 43 oder an der Vorderachse 42 im Eingriff mit dem Differential 47 oder mit dem Verbraucheranschluss 46.
  • Das hier vorgeschlagene Beschleunigungsverfahren ermöglicht unter effizientem Einsatz des Triebstrangs eine schnelle Beschleunigung eines Hybrid-Antriebsstrangs ohne hohe Leistungsaufnahme.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybrid-Antriebsstrang
    2
    Umschlingungsgetriebe
    3
    Getriebeeingangswelle
    4
    Getriebeausgangswelle
    5
    unterer Übersetzungszustand
    6
    oberer Übersetzungszustand
    7
    Verbrennungskraftmaschine
    8
    Verbrennerwelle
    9
    elektrische Antriebsmaschine
    10
    Rotorwelle
    11
    KO-Kupplung
    12
    Verstellgradient
    13
    K2-Kupplung
    14
    Systemdruckquelle
    15
    Systemleistung
    16
    Systemdruck
    17
    Hydraulikvolumenstrom
    18
    Maximalleistungsgrenzwert
    19
    Übersetzungszwischenzustand
    20
    elektrische Pumpe
    21
    mechanische Pumpe
    22
    Hybridfahrzeug
    23
    linkes Vortriebsrad
    24
    rechtes Vortriebsrad
    25
    Klauenkupplung
    26
    erste Teilkupplung
    27
    zweite Teilkupplung
    28
    Geschwindigkeitsachse
    29
    Zeitachse
    30
    Geschwindigkeitsverlauf
    31
    Übersetzungsverhältnisachse
    32
    untere Hälfte (Overdrive)
    33
    obere Hälfte (Underdrive)
    34
    Getriebeübersetzungskurve
    35
    Verstellgradientenachse
    36
    Drehzahlachse
    37
    Rotor-Drehzahlkurve
    38
    Verbrenner-Drehzahlkurve
    39
    Systemdruckachse
    40
    Volumenstromachse
    41
    Leistungsachse
    42
    Vorderachse
    43
    Hinterachse
    44
    Fahrerkabine
    45
    Längsachse
    46
    Verbraucheranschluss
    47
    Differential
    48
    eingangsseitiges Kegelscheibenpaar
    49
    ausgangsseitiges Kegelscheibenpaar
    50
    Umschlingungsmittel
    51
    Teiltriebstrang
  • 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 102016222936 A1 [0002]
    • DE 102011015268 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Beschleunigungsverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang (1), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: - ein Umschlingungsgetriebe (2) mit einer Getriebeeingangswelle (3) und einer Getriebeausgangswelle (4), wobei mittels des Umschlingungsgetriebes (2) ein Drehmoment zwischen der Getriebeeingangswelle (3) und der Getriebeausgangswelle (4) übertragbar ist, wobei ein Drehmomentübersetzungsverhältnis zwischen einem unteren Übersetzungszustand (5) und einem oberen Übersetzungszustand (6) veränderbar ist, wobei in dem oberen Übersetzungszustand (6) das Drehmomentübersetzungsverhältnis größer ist als in dem unteren Übersetzungszustand (5); - eine Verbrennungskraftmaschine (7) mit einer Verbrennerwelle (8) zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle (3); - eine elektrische Antriebsmaschine (9) mit einer Rotorwelle (10) zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle (3); und - eine erste Trennkupplung (11) zwischen der elektrischen Antriebsmaschine (9) und der Verbrennungskraftmaschine (7), wobei das Beschleunigungsverfahren zumindest die folgenden Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst: a. Erhalten eines Beschleunigungsbefehls, während eine mittlere Drehmomentanforderung an der Getriebeausgangswelle (4) vorliegt und an dem Umschlingungsgetriebe (2) der untere Übersetzungszustand (5) eingestellt ist, sowie mittels der ersten Trennkupplung (11) eine Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine (7) und der elektrischen Antriebsmaschine (9) unterbrochen ist; b. Verschieben des unteren Übersetzungszustands (5) mit einem Verstellgradienten (12) in Richtung hin zu dem oberen Übersetzungszustand (6) und Anheben der Rotor-Drehzahl der Rotorwelle (10); und c. nach Beginn von Schritt b., Schließen der ersten Trennkupplung (11) zum Anschleppen der Verbrennerwelle (8) und Anheben der Verbrenner-Drehzahl der Verbrennerwelle (8) hin zu der aktuellen Rotor-Drehzahl.
  2. Beschleunigungsverfahren nach Anspruch 1, wobei eine zweite Trennkupplung (13) zwischen der elektrischen Antriebsmaschine (9) und dem Umschlingungsgetriebe (2) vorgesehen ist, wobei die zweite Trennkupplung (13) drehmomentadäquat aktuiert wird.
  3. Beschleunigungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1) eine adaptive Systemdruckquelle (14) aufweist und zumindest das Umschlingungsgetriebe (2) und die erste Trennkupplung (11) hydraulisch gespeist aus der Systemdruckquelle (14) aktuiert werden, wobei eine von dem Hybrid-Antriebsstrang (1) abgefragte hydraulische Systemleistung (15) als Produkt von dem jeweils aktuellen Systemdruck (16) und dem jeweils aktuellen Hydraulikvolumenstrom (17) der Systemdruckquelle (14) stets unterhalb eines vorbestimmten Maximalleistungsgrenzwerts (18) gehalten wird.
  4. Beschleunigungsverfahren nach Anspruch 3, wobei Schritt b. so lange ausgeführt wird, bis von der hydraulischen Systemleistung (15) der vorbestimmte Maximalleistungsgrenzwert (18) erreicht ist und erst anschließend Schritt c. ausgeführt wird.
  5. Beschleunigungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei Schritt b. in einen Teilschritt b.1 und einen danach ausgeführten Teilschritt b.2 unterteilt ist, wobei der Verstellgradient (12) in: - Teilschritt b.1 für einen möglichst hohen Hydraulikvolumenstrom (17) geführt ist; und - Teilschritt b.2 bei angestiegener Drehmomentabgabe von der elektrischen Antriebsmaschine (9) für einen ansteigenden drehmomentadäquaten Systemdruck (16) geführt ist.
  6. Beschleunigungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei während Schritt c. ein nach Schritt b. erreichter Übersetzungszwischenzustand (19) weiter in Richtung hin zu dem oberen Übersetzungszustand (6) verschoben wird und die Rotor-Drehzahl der Rotorwelle (10) weiter angehoben wird, wobei der Verstellgradient (12) und/oder die Änderung des Verstellgradienten (12) im Vergleich zu Schritt b. verringert ist.
  7. Beschleunigungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die hydraulische Systemleistung (15) in Schritt b. allein von einer ersten Pumpe (20) mit elektrischer Antriebseinheit bereitgestellt wird und in Schritt c. zudem eine von der Verbrennungskraftmaschine (7) angetriebene zweite Pumpe (21) mit dem Anschleppen der Verbrennerwelle (8) zu der hydraulischen Systemleistung (15) beiträgt.
  8. Beschleunigungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einem Abbruch des Beschleunigungsbefehls das Beschleunigungsverfahren sofort abgebrochen wird, wobei bevorzugt der Übersetzungszwischenzustand (19) wieder hin zu dem unterem Übersetzungszustand (5) verschoben wird, wobei bevorzugt bei einem Abbruch während des Anschleppens der Verbrennerwelle (8) die erste Trennkupplung (11) geschlossen wird und die Rotationsenergie der Verbrennerwelle (8) an das Umschlingungsgetriebe (2) weitergeleitet wird und/oder rekuperiert wird.
  9. Hybrid-Antriebsstrang (1), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - ein Umschlingungsgetriebe (2) mit einer Getriebeeingangswelle (3) und einer Getriebeausgangswelle (4), wobei mittels des Umschlingungsgetriebes (2) ein Drehmoment zwischen der Getriebeeingangswelle (3) und der Getriebeausgangswelle (4) übertragbar ist; - eine Verbrennungskraftmaschine (7) mit einer Verbrennerwelle (8) zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle (3); - eine elektrische Antriebsmaschine (9) mit einer Rotorwelle (10) zum Abgeben eines Drehmoments an die Getriebeeingangswelle (3); und - eine erste Trennkupplung (11) zwischen der elektrischen Antriebsmaschine (9) und der Verbrennungskraftmaschine (7), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1) zum Ausführen des Beschleunigungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist, wobei bevorzugt eine zweite Trennkupplung (13) zwischen der elektrischen Antriebsmaschine (9) und dem Umschlingungsgetriebe (2) vorgesehen ist.
  10. Hybridfahrzeug (22), aufweisend zumindest ein Vortriebsrad (23,24) und einen Hybrid-Antriebsstrang (1) nach Anspruch 9 zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs (22) mittels des zumindest einen Vortriebsrads (23,24), wobei bevorzugt zwischen der Getriebeausgangswelle (4) des Umschlingungsgetriebes (2) und dem zumindest einen Vortriebsrad (23,24) eine dritte Trennkupplung (25) vorgesehen ist, wobei bevorzugt die zweite Trennkupplung (13) eine erste Teilkupplung (26) und eine zweite Teilkupplung (27) umfasst, wobei: - mittels der ersten Teilkupplung (26) eine Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine (9) und der Getriebeeingangswelle (3) des Umschlingungsgetriebes (2) trennbar ist; und - mittels der zweiten Teilkupplung (27) eine unmittelbare Drehmomentübertragung zwischen der elektrischen Antriebsmaschine (9) und dem zumindest einen Vortriebsrad (23,24) trennbar ist.
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