DE102019206303A1

DE102019206303A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebsanordnung, Antriebsanordnung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019206303A1
Application number: DE102019206303.9A
Authority: DE
Inventors: Cyril Marsella
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2020-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung (1) eines Kraftfahrzeugs, die einen Verbrennungsmotor (2) und eine Elektromaschine (3) als Antriebsmaschinen sowie ein automatisiertes Schaltgetriebe (4), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, aufweist, das abtriebsseitig durch eine Abtriebswelle (5) mit einem oder mehreren Rädern (6) des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Elektromaschine (3) durch eine erste betätigbare Kupplung (11) eingangsseitig mit dem Schaltgetriebe (4) und durch eine zweite betätigbare Kupplung (12) direkt mit der Abtriebswelle (5) verbindbar ist, mit folgenden Schritten:- Erfassen einer aktuellen Drehmomentanforderung (Md),- Erfassen einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs,- Erfassen eines eingelegten oder vorausgewählten Gangs (G1-G6) des mehrere Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen (i1-i6) aufweisenden Schaltgetriebes (4),- Betätigen der ersten und zweiten Kupplung (11,12) in Abhängigkeit von der Drehmomentanforderung (Md), der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des eingelegten oder eines vorausgewählten Gangs (G1-G7) des Schaltgetriebes (4) derart, dass auf die Abtriebswelle (5) das größtmögliche Antriebsdrehmoment (T) durch die Antriebsanordnung (1) übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs, die einen Verbrennungsmotor und eine Elektromaschine als Antriebsmaschinen sowie ein automatisiertes Schaltgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, aufweist, das abtriebsseitig durch eine Abtriebswelle mit einem oder mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Elektromaschine durch eine erste betätigbare Kupplung mit dem Schaltgetriebe und durch eine zweite betätigbare Kupplung direkt mit der Abtriebswelle verbindbar ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben einer wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Antriebsanordnung. Außerdem betrifft die Erfindung eine solche Antriebsanordnung mit der Vorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebsanordnung.
Stand der Technik
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Antriebsanordnungen, die sowohl einen Verbrennungsmotor als auch eine Elektromaschine als Antriebsmaschinen aufweisen, bieten die Möglichkeit, ein Antriebsdrehmoment rein elektrisch, rein verbrennungsmotorisch, oder durch Verbrennungsmotor und Elektromaschine gemeinsam zu erzeugen. Dazu ist häufig die elektrische Maschine an dem Antriebsstrang durch eine Kupplung an- und abkoppelbar. So sind sogenannte Parallelhybride bekannt, bei welchen Verbrennungsmotor und elektrische Maschine jeweils mit Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs koppelbar sind. Dazu wird die elektrische Maschine durch eine Kupplung beispielsweise mit einer Eingangswelle eines Schaltgetriebes, mit welchem auch der Verbrennungsmotor durch eine Kupplung verbindbar ist, verbunden. Bei sogenannten Seriell hybriden ist es bekannt, dass der Verbrennungsmotor lediglich die elektrische Maschine als Generator dazu antreibt, elektrische Energie zu erzeugen, welche wiederum genutzt wird, um eine weitere elektrische Maschine, die mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, motorisch zu betreiben. Vorliegend wird der Fall eines Parallelhybrids betrachtet. Dort wird die Zusammenarbeit von Verbrennungsmotor und Elektromaschine zum Erzeugen eines gemeinsamen Antriebsdrehmoments an den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs üblicherweise dazu koordiniert, um einen möglichst verbrauchsarmen oder emissionsarmen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Antriebsanordnung, die als Antriebsmaschinen sowohl einen Verbrennungsmotor als auch mindestens eine Elektromaschine aufweist, derart betrieben wird, dass sich eine vorteilhafte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ergibt. Dabei wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass die Elektromaschine durch eine erste Kupplung eingangsseitig mit dem Schaltgetriebe und durch eine zweite betätigbare Kupplung direkt mit der Abtriebswelle, also ausgangsseitig verbindbar ist. Der Verbrennungsmotor ist dabei wie bei herkömmlichen Hybridantriebsvorrichtungen üblich, durch zumindest eine weitere Kupplung mit dem Schaltgetriebe verbindbar. Dadurch können beide Antriebsmaschinen durch das Schaltgetriebe ein Antriebsdrehmoment auf die Abtriebswelle beziehungsweise die Antriebsräder übertragen. Die Elektromaschine kann außerdem das Schaltgetriebe umgehen und direkt mit der Abtriebswelle durch die zweite betätigbare Kupplung verbunden werden, sodass beispielsweise Reibungsverluste im Schaltgetriebe bei der Verwendung eines elektromotorischen Antriebsmoments umgangen und vermieden werden. Zur Steuerung der Antriebsanordnung wird zunächst eine aktuelle Drehmomentanforderung erfasst, die sich beispielsweise aus der Pedalstellung eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbaren Fahrpedals ergibt oder aus einer Steuergerätvorgabe. Außerdem wird eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sowie ein eingelegter oder gegebenenfalls vorausgewählter Gang des mehrere Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen aufweisenden Schaltgetriebes erfasst. In Abhängigkeit von der Erfassten Drehmomentanforderung, der erfassten Fahrgeschwindigkeit sowie des eingelegten oder vorausgewählten Gangs und des damit verbundenen Übersetzungsverhältnisses im Schaltgetriebe werden die erste und die zweite Kupplung nunmehr derart angesteuert, dass auf die Abtriebswelle das größtmögliche Antriebsdrehmoment durch die Antriebsanordnung übertragen wird. Durch das Verfahren wird somit in einfacher Art und Weise gewährleistet, dass für den Fahrer stets das größtmögliche Antriebsmoment zur Verfügung steht, sodass eine maximale Beschleunigung des Kraftfahrzeugs realisiert wird.
Bevorzugt wird die erste Kupplung geöffnet und die zweite Kupplung geschlossen, wenn das dann auf die Abtriebswelle durch die Elektromaschine aufbringbare Drehmoment größer ist als dann, wenn die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet ist. Je nachdem, ob das durch die Elektromaschine über das Schaltgetriebe oder ohne das Schaltgetriebe aufbringbare Drehmoment größer ist, werden somit die erste und die zweite Kupplung geöffnet beziehungsweise geschlossen. Dabei wird das aktuell eingestellte Übersetzungsverhältnis der Kupplung oder das vorausgewählte Übersetzungsverhältnis berücksichtigt.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass durch das Schließen der ersten Kupplung die Elektromaschine eingangsseitig mit einem ersten Teilgetriebe des zwei Teilgetriebe mit jeweils mehreren Gängen aufweisenden Doppelkupplungsgetriebes wirkverbunden wird. Im Falle des Doppelkupplungsgetriebes weisen beide Teilgetriebe mehrere Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen auf, sodass bei einem hintereinander Durchschalten der Gänge vom ersten bis zum letzten Vorwärtsfahrgang stets zwischen dem ersten und dem zweiten Teilgetriebe gewechselt wird. Hierdurch wird die Doppelkupplungsgetriebefunktion realisiert, bei welcher in dem einen Teilgetriebe ein erster Gang eingelegt ist, während in dem anderen Teilgetriebe ein folgender oder vorausgehender Gang vorausgewählt und eingelegt wird, ohne dass die zugehörige Kupplung des Schaltgetriebes geschlossen wird. Dadurch ist eine Vorauswahl insbesondere ein Voreinlegen eines Gangs gewährleistet und eine zugkraftunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen den unterschiedlichen, insbesondere benachbarten Gängen beziehungsweise Übersetzungsverhältnissen gewährleistet.
Bevorzugt wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Elektromaschine und der Abtriebswelle bei eingelegtem höchsten Gang in dem ersten Teilgetriebe derart gewählt, dass es dem Übersetzungsverhältnis zwischen Elektromaschine und der Abtriebswelle entspricht, wenn die Elektromaschine durch Betätigen der zweiten Kupplung direkt mit der Abtriebswelle verbunden ist. In diesem Fall ist es dann unerheblich, ob die erste Kupplung geöffnet oder geschlossen ist, wenn der höchste Gang des Schaltgetriebes, insbesondere des Doppelkupplungsgetriebes, eingelegt ist. In diesem Fall kann dann auf ein Umschalten beziehungsweise Betätigen der Kupplungen verzichtet werden, um Energie zu sparen. Optional wird dennoch umgeschaltet, wenn es in Abhängigkeit von Fahrgeschwindigkeit und angeforderten Drehmoment von Vorteil ist, um beispielsweise die Reibungsverluste im Schaltgetriebe zu vermeiden. Sind jedoch auch die Reibungsverluste gleich, unabhängig davon, ob die Elektromaschine eingangsseitig mit dem Schaltgetriebe verbunden ist oder direkt mit der Antriebswelle, so wird die aktuelle Einstellung aufrecht erhalten, um einen Energieverbrauch allein zum Betätigen der Kupplungen zu vermeiden.
Vorzugsweise wird laufend das aktuell maximal auf die Abtriebswelle aufbringbare Drehmoment in Abhängigkeit von dem aktuell eingelegten Gang und einem gegebenenfalls vorausgewählten Gang ermittelt. Dadurch werden immer zumindest zwei Möglichkeiten miteinander verglichen, um ein rechtzeitiges Umschalten des Schaltgetriebes auf den gegebenenfalls vorausgewählten Gang zu ermöglichen, um zeitnah das höchstmögliche Abtriebsdrehmoment an den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass ein erstes Abtriebsmoment, das bei geschlossener erster Kupplung und eingelegtem Gang auf der Abtriebswelle aufbringbar ist, ein zweites Antriebsdrehmoment, das bei geschlossener erster Kupplung und vorausgewähltem Gang auf die Abtriebswelle aufbringbar ist beziehungsweise wäre und ein drittes Antriebsdrehmoment, das bei geöffneter erster Kupplung und geschlossener zweiter Kupplung auf die Abtriebswelle aufbringbar ist beziehungsweise wäre, miteinander verglichen. Damit werden stets die zwei Antriebsmomente, die mittels des Schaltgetriebes auf die Abtriebswelle aufbringbar sind, mit dem Antriebsmoment verglichen, das bei einer Umgehung des Schaltgetriebes durch die elektrische Maschine auf die Abtriebswelle aufbringbar wäre, um in der vorteilhaften Antriebsstrategie die Variante zu wählen, welche das größtmögliche Antriebsdrehmoment für das Kraftfahrzeug bietet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich durch ein Steuergerät aus, das speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus. Es ergeben sich auch hierdurch die bereits genannten Vorteile.
Bevorzugt ist das Schaltgetriebe als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet, das ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist, wobei beiden Teilgetrieben jeweils zumindest eine betätigbare Kupplung zugeordnet ist, und wobei beide Teilgetriebe jeweils mehrere Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen aufweisen, wobei die Elektromaschine durch das Schließen der ersten Kupplung nur mit dem ersten Teilgetriebe verbindbar ist. Dadurch stehen bei der Antriebsstrategie unter Verwendung des Schaltgetriebes nur die Übersetzungsverhältnisse des ersten Teilgetriebes oder die direkte Verbindung der Elektromaschine mit der Abtriebswelle zur Verfügung. Die mehreren Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen werden dabei insbesondere durch Zahnradpaarungen des jeweiligen Teilgetriebes auf herkömmliche Art und Weise realisiert.
Vorzugsweise weist das erste Teilgetriebe nur gerade Vorwärtsfahrgänge, insbesondere einen zweiten, vierten und sechsten Gang, auf, und das zweite Teilgetriebe nur ungerade Vorwärtsfahrgänge, insbesondere einen ersten, dritten, fünften und siebten Vorwärtsgang. Dadurch stehen der Elektromaschine das Übersetzungsverhältnis des zweiten, vierten und sechsten Gangs zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments auf die Abtriebswelle der Antriebsanordnung zur Verfügung.
Optional weist das erste Teilgetriebe außerdem ein Rückwärtsgang auf.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Antriebsanordnung aus. Es ergeben sich dabei die bereits genannten Vorteile.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Darstellung,
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben der Antriebsanordnung,
3 ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens und
4 ein Diagramm zur Erläuterung einer durch das Verfahren erreichten Beschleunigung der Antriebsanordnung.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine vorteilhafte Antriebsanordnung 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Antriebsanordnung 1 weist als Antriebsmaschinen einen Verbrennungsmotor 2, der insbesondere als klassischer Hubkolbenmotor ausgebildet ist, sowie eine Elektromaschine 3 auf. Weiterhin weist die Antriebsanordnung 1 ein Doppelkupplungsgetriebe 4 auf, das eingangsseitig sowohl mit dem Verbrennungsmotor 2 als auch mit der Elektromaschine 3 verbindbar ist, und abtriebsseitig durch eine Abtriebswelle 5 mit Antriebsrädern 6 des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Doppelkupplungsgetriebe weist zwei Teilgetriebe 7 und 8 auf, denen jeweils eine betätigbare Kupplung 9, 10 zugeordnet sind, um das jeweilige Teilgetriebe 7, 8 mit dem Verbrennungsmotor 2 zu koppeln. Jedes Teilgetriebe 7, 8 weist mehrere wählbare Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen auf. Dabei werden die unterschiedlichen Gänge bevorzugt durch herkömmliche Zahnradpaarungen gebildet, die zwischen einer jeweiligen Eingangswelle und der Abtriebswelle 5 des Schaltgetriebes 4 wirken. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Schaltgetriebe 4 sieben Vorwärtsfahrgänge G1 bis G7 und einen Rückwärtsgang auf, wobei die Vorwärtsfahrgänge G1 bis G7 mit abnehmender Übersetzung i derart verteilt sind, dass durch das Teilgetriebe 7 die geraden Gänge 2, 4, 6 sowie der Rückwärtsgang GR und durch das Teilgetriebe 8 die ungeraden Gänge G1, G3, G5 und G7 einstellbar beziehungsweise wählbar sind. Insbesondere erlaubt es das Doppelkupplungsgetriebe, dass während in einem Teilgetriebe 7 ein Gang, beispielsweise Gang G2 bereits eingelegt und durch die geschlossene Kupplung 9 mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist, in dem Teilgetriebe 8 aufgrund der dann geöffneten Kupplung 10 bereits einen Gang, beispielsweise den Gang G3, eingelegt wird, sodass ein anschließender Gangwechsel von einem Teilgetriebe 7 zu dem anderen Teilgetriebe 8 einfach durch ein Öffnen der Kupplung 9 und insbesondere gleichzeitiges Schließen der Kupplung 10 erfolgt. Ob ein höherer Gang oder niedriger Gang vorausgewählt wird, hängt insbesondere von der aktuellen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ab. Wird es positiv beschleunigt, so wird ein höherer Gang vorausgewählt, wird es verzögert, ein niedrigerer Gang.
Zum Einbinden der Elektromaschine 3 in die Antriebsanordnung 1 sind eine erste Kupplung 11 und eine zweite Kupplung 12 vorhanden. Durch die erste Kupplung 11 ist die Elektromaschine 3 mit dem Teilgetriebe 7 eingangsseitig, also mit einer Eingangswelle des Teilgetriebes 7, verbindbar. Durch die zweite Kupplung 12 ist die Elektromaschine 3 direkt mit der Abtriebswelle 5 verbindbar. Die Verbindung der Teilgetriebe 7, 8 sowie der Kupplung 12 und der Abtriebswelle 5 sowie die übrigen Verbindungen sind in 1 rein schematisch dargestellt.
2 zeigt in einem Flussdiagramm ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Antriebsanordnung 1. In einem Schritt S1 wird dabei die Antriebsanordnung 1 in Betrieb genommen. In einem darauffolgenden Schritt S2 wird eine aktuelle Drehmomentanforderung M_d erfasst. Diese kann beispielsweise durch einen Fahrer durch Betätigung eines Fahrpedals vorgegeben werden, oder durch ein automatisiertes System mittels eines Steuergeräts. Anschließend oder gleichzeitig wird in einem Schritt S3 eine aktuelle Fahrzeugfahrgeschwindigkeit v ermittelt oder erfasst. Dazu werden beispielsweise die Daten eines Raddrehzahlsensors des Kraftfahrzeugs ausgewertet. Alternativ wird auf vorhandene Geschwindigkeitsdaten aus einem Steuersystem des Kraftfahrzeugs zurückgegriffen.
Außerdem wird in einem Schritt S4 anschließend oder gleichzeitig ein durch das Schaltgetriebe 4 eingestelltes Übersetzungsverhältnis i des aktiven Teilgetriebes 7 oder 8 und vorzugsweise auch ein voreingestelltes Übersetzungsverhältnis i_v des nicht aktiven Teilgetriebes 8 oder 7 ermittelt. Damit werden der aktuell eingelegte und verwendete Gang des aktiven Teilgetriebes 7 oder 8 sowie der vorausgewählte Gang des verbleibenden Teilgetriebes 8 oder 7 erfasst. In einem darauffolgenden Schritt S5 werden die gewonnenen Daten, also das angeforderte Drehmoment M_d, die aktuelle Fahrzeugfahrgeschwindigkeit v sowie der eingelegte und optional voreingelegte Gang i, i_v der Teilgetriebe 7, 8 dazu verwendet, die bestmögliche Einbindung der Elektromaschine 3 in die Antriebsanordnung 1 derart zu bestimmen, dass das maximal mögliche Drehmoment den Antriebsrädern 6 zur Verfügung gestellt wird. Dazu wird insbesondere im Schritt S5 in Abhängigkeit der gewonnenen Daten und einem Kennfeld, wie es beispielhaft in 3 gezeigt ist, der Zeitpunkt bestimmt, zu welchem die Kupplung 11 geöffnet und die Kupplung 12 geschlossen wird.
In Abhängigkeit von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v ist die Drehzahl der Elektromaschine proportional zu dem zweiten, dem vierten oder dem sechsten Gang des Teilgetriebes 4, je nachdem, welcher der Gänge eingelegt ist. Aufgrund der Zuordnung der Elektromaschine zu dem Teilgetriebe 7 mit den geraden Gängen wird die Elektromaschine 3 in höheren Drehzahlbereichen betrieben als in dem Moment, in welchem sie durch das Schließen der Kupplung 12 mit der Abtriebswelle 5 direkt verbunden ist. Dadurch ist das durch die Elektromaschine 3 zur Verfügung stellbare Antriebsdrehmoment kleiner als bei einer direkten Anbindung an die Abtriebswelle 5. Andererseits, wenn die Drehzahl der Elektromaschine innerhalb ihres möglichen Drehzahlbereichs befindet, kann potentiell ein höheres Drehmoment auf die Antriebsräder durch die vorteilhaften Übersetzungen des Teilgetriebes 7 aufgebracht werden. Aufgrund der Reibungsverluste in dem Teilgetriebe 4 ist jedoch die Effizienz reduziert. Vorteilhafterweise wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Elektromaschine und der Abtriebswelle 5 bei einer direkten Verbindung derart gewählt, dass die Elektromaschine ihre Maximaldrehzahl erreicht, wenn das Kraftfahrzeug beziehungsweise die Antriebsanordnung ihre Maximaldrehzahl erreicht. Daher ist eine direkte Verbindung der Elektromaschine 3 mit Abtriebswelle 5 für hohe Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs von Vorteil, während eine indirekte Verbindung mit der Abtriebswelle durch das Teilgetriebe 7 für niedrige Geschwindigkeiten von Vorteil ist.
Die Elektromaschine 3 kann vorliegend auf vier unterschiedliche Arten und Weisen in Vorwärtsfahrrichtung mit der Abtriebswelle 5 verbunden werden: Durch den zweiten Gang, den vierten Gang, den sechsten Gang oder direkt. Nur zwei Arten davon werden jeweils insbesondere laufend miteinander verglichen. Insbesondere wird die direkte Verbindung laufend mit der Verbindung durch den eingelegten Gang oder den vorausgewählten Gang verglichen. Dabei wird im Ergebnis verglichen, durch welche der Verbindungen das höchstmögliche Drehmoment auf die Abtriebswelle 5 übertragbar ist.
3 zeigt dazu ein Diagramm, in welchem über die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit v das auf die Abtriebswelle 5 aufbringbare Drehmoment T für die oben genannten vier verschiedenen Varianten gezeigt ist. Eine erste Kennlinie K₁ zeigt dabei die Variante, bei welcher die Elektromaschine 3 durch das erste Teilgetriebe 7 mit eingelegtem sechsten Gang G6 mit der Abtriebswelle 5 verbunden ist. Eine Kennlinie K₂ zeigt das mögliche Drehmoment, das sich ergibt, wenn die Elektromaschine durch das Teilgetriebe 7 mit eingelegtem viertem Gang G4 mit der Abtriebswelle 5 verbunden ist. Eine dritte Kennlinie K₃ zeigt entsprechend das mögliche Drehmoment T für den Fall, dass die Elektromaschine 3 durch das Teilgetriebe 7 mit eingelegtem zweiten Gang G2 mit der Abtriebswelle 5 verbunden ist.
Wird vorliegend davon ausgegangen, dass das Übersetzungsverhältnis i₆ des sechsten Gangs G6 dem Übersetzungsverhältnis bei einer direkten Verbindung der Elektromaschine mit der Abtriebswelle 5 entspricht, so gilt die Kennlinie K₁ auch für die direkte Verbindung der Elektromaschine 3 mit der Abtriebswelle 5. Wenn die direkte Verbindung ausgewählt ist, die Kupplung 11 geöffnet und die Kupplung 12 also geschlossen ist, ist die Elektromaschine überall unterhalb der Kennlinie K₁ betreibbar. Ist die Kupplung 11 geschlossen und die Kupplung 12 geöffnet, so kann die Elektromaschine 3 nicht in einem Betriebspunkt betrieben werden, der zwischen der Kennlinie K₃ und der Kennlinie K₁ liegt, wenn die Kennlinie K₁ oberhalb der Kennlinie K₃ verläuft. Dieser Bereich ist in der 3 schraffiert dargestellt und mit A bezeichnet.
3 zeigt in einfacher Weise den besten Zeitpunkt, zu welchem die Kupplung 11 geöffnet und die Kupplung 12 geschlossen werden soll. Der Zeitpunkt ist in 3 bezogen auf die Fahrgeschwindigkeit mit v_x bezeichnet. Dieser Zeitpunkt liegt dort, wo die Kennlinie K₁ die Kennlinie K₃ schneidet beziehungsweise übersteigt. Ab diesem Zeitpunkt beziehungsweise dieser Fahrgeschwindigkeit v_x wird ein höheres Antriebsdrehmoment dann erhalten, wenn durch Schließen der Kupplung 12 und Öffnung der Kupplung 11 die Elektromaschine 3 direkt mit der Abtriebswelle 5 verbunden wird.
Das in 3 gezeigte Diagramm gilt für eine bestimmte Konstellation der Übersetzungsverhältnisse des Teilgetriebes 7. Sobald sich eines der Übersetzungsverhältnis verändert, ergibt sich ein anderer Verlauf der Kennlinien K₁ , K₂ und K₃ . Wird beispielsweise das Übersetzungsverhältnis i₂ des zweiten Gangs G2 reduziert, verschiebt sich der Zeitpunkt v_x in Richtung höherer Geschwindigkeiten, wird das Übersetzungsverhältnis i₂ erhöht, so verschiebt sich der Umschaltzeitpunkt in Richtung niedrigerer Geschwindigkeit.
Mithilfe des in 3 dargestellten Antriebsanordnung spezifischen Kennfelds wird in Schritt S5 entschieden, welche Schaltvariante zum Erhalten des maximal möglichen Drehmoments eingestellt werden soll. Im darauffolgenden Schritt S6, wie in 2 gezeigt, wird entsprechend die Schaltstruktur der Antriebsanordnung 1 gegebenenfalls angepasst, indem die Kupplung 11 geöffnet und die Kupplung 12 geschlossen wird, oder andersherum, je nachdem, ob die Schaltgeschwindigkeit v_x überschritten oder unterschritten wird.
4 zeigt beispielhaft ein Ergebnis des vorteilhaften Betriebsverfahrens. Dazu zeigt 4 über die Zeit t dargestellt, die maximal erreichbare Beschleunigung a des die Antriebsanordnung 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs. Eine erste Kennlinie a₁ zeigt dazu die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs für den Fall, dass die Kupplung 12 dauerhaft geöffnet und die Kupplung 11 geschlossen ist. Eine weitere Kennlinie a₂ zeigt eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs für den Fall, dass die Elektromaschine 3 stets direkt mit der Abtriebswelle 5 verbunden, die Kupplung 11 also geöffnet und die Kupplung 12 geschlossen ist. Eine dritte Kennlinie a₃ zeigt die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs für den Fall, dass das vorstehend beschriebene Verfahren angewendet und zu dem Schaltzeitpunkt beziehungsweise der Schaltgeschwindigkeit v_x die Topologie der Antriebsanordnung derart umgeschaltet wird, dass die Kupplung 11 geöffnet und die Kupplung 12 geschlossen wird.
In 4 zeigt sich deutlich, dass das vorteilhafte Verfahren zu einer insgesamt erhöhten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führt. Vorzugsweise wird das Verfahren durch ein Steuergerät 13 der Antriebsanordnung 1, wie in 1 gezeigt, ausgeführt.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung (1) eines Kraftfahrzeugs, die einen Verbrennungsmotor (2) und eine Elektromaschine (3) als Antriebsmaschinen sowie ein automatisiertes Schaltgetriebe (4), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, aufweist, das abtriebsseitig durch eine Abtriebswelle (5) mit einem oder mehreren Rädern (6) des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Elektromaschine (3) durch eine erste betätigbare Kupplung (11) eingangsseitig mit dem Schaltgetriebe (4) und durch eine zweite betätigbare Kupplung (12) direkt mit der Abtriebswelle (5) verbindbar ist, mit folgenden Schritten: - Erfassen einer aktuellen Drehmomentanforderung (M_d), - Erfassen einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs, - Erfassen eines eingelegten oder vorausgewählten Gangs (G1-G6) des mehrere Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen (i₁-i₆) aufweisenden Schaltgetriebes (4), - Betätigen der ersten und zweiten Kupplung (11,12) in Abhängigkeit von der Drehmomentanforderung (M_d), der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des eingelegten oder eines vorausgewählten Gangs (G1-G7) des Schaltgetriebes (4) derart, dass auf die Abtriebswelle (5) das größtmögliche Antriebsdrehmoment (T) durch die Antriebsanordnung (1) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (11) geöffnet und die zweite Kupplung (12) geschlossen wird, wenn das dann auf die Abtriebswelle (5) durch die Elektromaschine (3) aufbringbare Drehmoment größer ist als dann, wenn die erste Kupplung (11) geschlossen und die zweite Kupplung (12) geöffnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Schließen der ersten Kupplung (11) die Elektromaschine (3) mit einem ersten Teilgetriebe (7) des zwei Teilgetriebe (7,8) mit jeweils mehreren Gängen (G1-G7,GR), die unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse (i₁-i₆) aufweisen, aufweisenden Doppelkupplungsgetriebes wirkverbunden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis (i₁-i₆) zwischen der Elektromaschine (3) und der Abtriebswelle (5) bei eingelegtem höchsten Gang (G6) des ersten Teilgetriebes (7) derart gewählt wird, dass es dem Übersetzungsverhältnis zwischen der Elektromaschine (3) und der Abtriebswelle (5) entspricht, wenn die Elektromaschine (3) durch Betätigen der zweiten Kupplung (12) mit der Abtriebswelle (5) verbunden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuell maximal auf die Abtriebswelle (5) aufbringbare Drehmoment in Abhängigkeit von dem aktuell eingelegten Gang (G1-G7) und einem gegebenenfalls vorausgewählten Gang (G1-G7) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Antriebsdrehmoment, das bei geschlossener erster Kupplung (11) und eingelegtem Gang (G1-G7) auf die Abtriebswelle (5) aufbringbar ist, ein zweites Antriebsdrehmoment, das bei geschlossener erster Kupplung (11) und vorausgewähltem Gang (G1-G7) auf die Abtriebswelle (5) aufbringbar wäre, und ein drittes Abtriebsdrehmoment, das bei geöffneter erster Kupplung (11) und geschlossener zweiter Kupplung (12) auf die Abtriebswelle (5) aufbringbar wäre, insbesondere laufend miteinander verglichen werden.
Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebsanordnung ein Verbrennungsmotor (2) und eine Elektromaschine (3) als Antriebsmaschinen sowie ein Schaltgetriebe (3), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, aufweist, das Abtriebsseitig durch eine Abtriebswelle (5) mit einem oder mehreren Rädern (6) des Kraftfahrzeugs gekoppelt/koppelbar ist, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (13), das speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
Antriebsanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer elektrischen Maschine (3) als Antriebsmaschinen, sowie mit einem Schaltgetriebe (4), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, wobei das Schaltgetriebe (4) abtriebsseitig durch eine Abtriebswelle (5) mit zumindest einem Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelt/koppelbar ist, und wobei die Elektromaschine (3) durch eine erste betätigbare Kupplung (11) mit dem Schaltgetriebe (4) und durch eine zweite betätigbare Kupplung (12) direkt mit der Abtriebswelle (5) verbindbar ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach Anspruch 7.
Antriebsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (4) als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, das ein erstes Teilgetriebe (7) und ein zweites Teilgetriebe (8) aufweist, wobei beiden Teilgetrieben (7,8) jeweils mehrere Gänge (G1-G7) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen (i₁-i₆) aufweisen, wobei die Elektromaschine (3) durch das Schließen der ersten Kupplung (11) eingangsseitig mit dem ersten Teilgetriebe (7) verbindbar ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe (7) nur gerade Vorwärtsfahrgänge (G2,G4,G6) aufweist und auf das zweite Teilgetriebe (8) nur ungerade Vorwärtsfahrgänge (G1,G3,G5,G7).
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe (7) einen Rückwärtsgang (GR) aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Antriebsanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11.