DE102019207254A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Michael Sauter
Markus Eisele
Martin Dietrich
Franz Bitzer
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor (2) und mit einem zwischen den Verbrennungsmotor (2) und einen Abtrieb (4) geschalteten, automatisierten Schaltgetriebe (3), wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine mehrere Schaltelemente (11) aufweisende Schaltelementgruppe (10) aufweist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine Ölpumpe (9) und eine elektrische Maschine (8) aufweist, die beide in das automatisierte Schaltgetriebe (3) integriert und an eine Getriebeeingangswelle (5) des automatisierten Schaltgetriebes (3) gekoppelt sind, wobei die Ölpumpe (9) zur Kühlung der Schaltelementgruppe (10) und zur Kühlung der elektrischen Maschine (8) einen Getriebeölstrom bereitstellt, und wobei die Schaltelemente (11) der Schaltelementgruppe (10) über eine von der Ölpumpe (9) unabhängige Aktuatorik ansteuerbar und schaltbar sind. Im Stillstand des Kraftfahrzeugs wird die Ölpumpe (9) von der elektrischen Maschine (8) aus angetrieben, um die elektrische Maschine (8) im Stillstand des Kraftfahrzeugs zu kühlen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem automatisierten Schaltgetriebe. Ein automatisiertes Schaltgetriebe verfügt über eine mehrere Schaltelemente aufweisende Schaltelementgruppe, wobei die Schaltelementgruppe über eine Aktuatorik ansteuerbar sind, zum Beispiel über eine pneumatische Aktuatorik oder eine elektrische Aktuatorik. In das automatisierte Schaltgetriebe sind eine Ölpumpe und eine elektrische Maschine integriert, wobei die Ölpumpe einen Getriebeölstrom bereitstellt, welcher der Kühlung und Schmierung der Schaltelementgruppe sowie der Kühlung der elektrischen Maschine dient. Die Schaltelemente der Schaltelementgruppe des automatisierten Schaltgetriebes sowie die in das automatisierte Schaltgetriebe integrierte elektrische Maschine sind demnach über den von der Ölpumpe bereitgestellten Getriebeölstrom kühlbar.
  • Bei einem automatisierten Schaltgetriebe sind sowohl die in das automatisierte Schaltgetriebe integrierte Ölpumpe als auch die in das automatisierte Schaltgetriebe integrierte elektrische Maschine beide an die Getriebeeingangswelle gekoppelt. In einer Stillstandsphase des Kraftfahrzeugs mit einem solchen automatisierten Schaltgetriebe ist es bei stillstehender Ölpumpe nicht möglich, die elektrische Maschine zu kühlen. Sollte vor der Stillstandsphase die elektrische Maschine durch intensive Nutzung bereits auf eine relativ hohe Temperatur erwärmt worden sein, so beharrt dann die elektrische Maschine in der Stillstandsphase auf dieser relativ hohen Temperatur, da durch Wärmeabstrahlung alleine kein ausreichender Kühleffekt für die elektrische Maschine zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn nach der Stillstandsphase von der elektrischen Maschine wiederum eine hohe Leistung angefordert wird. Um dann eine Überhitzung der elektrischen Maschine zu vermeiden, kann es erforderlich sein, die von der elektrischen Maschine angeforderte Leistung abzuregeln. Dies ist von Nachteil.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und ein entsprechendes Steuergerät zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird im Stillstand des Kraftfahrzeugs die Ölpumpe von der elektrischen Maschine aus angetrieben, um die elektrische Maschine im Stillstand des Kraftfahrzeugs zu kühlen.
  • Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, bei einem automatisierten Schaltgetriebe, in welches die Ölpumpe und die elektrische Maschine derart integriert sind, dass dieselben beide an die Getriebeeingangswelle gekoppelt sind, im Stillstand des Kraftfahrzeugs die Ölpumpe über die elektrische Maschine anzutreiben, um die elektrische Maschine im Stillstand des Kraftfahrzeugs kühlen zu können. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft genutzt werden, wenn zum Beispiel das Kraftfahrzeug an einer roten Ampel zum Beispiel unter Ausnutzung einer Start-Stopp-Automatik des Verbrennungsmotors steht. In diesem Fall ist es dann möglich, während des Stillstands des Kraftfahrzeugs die Temperatur der elektrischen Maschine zu reduzieren.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird im Stillstand des Kraftfahrzeugs, dann, wenn der Verbrennungsmotor von der Getriebeeingangswelle abgekoppelt ist, und dann, wenn das automatisierte Schaltgetriebe eine Momentübertragung in Richtung auf den Abtrieb unterbricht, und dann, wenn eine Temperatur der elektrischen Maschine größer als ein Grenzwert ist, und dann, wenn eine Temperatur des Getriebeöls kleiner als die Temperatur der elektrischen Maschine ist, die Ölpumpe von der elektrischen Maschine aus angetrieben, um die elektrische Maschine im Stillstand des Kraftfahrzeugs über den Getriebeölstrom zu kühlen. Diese Vorgehensweise ist besonders bevorzugt, um während des Stillstands des Kraftfahrzeugs die Temperatur der elektrischen Maschine zu reduzieren.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Drehzahl der elektrischen Maschine für den Antrieb der Ölpumpe abhängig von der Temperatur der elektrischen Maschine und/oder abhängig von der Temperatur des Getriebeöls bestimmt. Hiermit kann die Drehzahl der elektrischen Maschine zum Antreiben der Ölpumpe und damit zur Kühlung der elektrischen Maschine vorteilhaft bestimmt werden.
  • Vorzugsweise wird die Drehzahl der elektrischen Maschine umso höher gewählt, je höher die Temperatur der elektrischen Maschine und/oder je geringer die Differenz zwischen der Temperatur der elektrischen Maschine und der Temperatur des Getriebeöls ist. Auch diese Details dienen der vorteilhaften Bestimmung der Drehzahl der elektrischen Maschine, die im Stillstand die Ölpumpe zur Kühlung der elektrischen Maschine antreibt.
  • Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 9 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 ein Blockschaltbild eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zur Verdeutlichung der Erfindung.
  • 1 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild eines Antriebsstrangs 1. Der Antriebsstrang 1 verfügt über einen Verbrennungsmotor 2 und ein automatisiertes Schaltgetriebe 3, wobei das automatisierte Schaltgetriebe 3 zwischen den Verbrennungsmotor 2 und einen Abtrieb 4 geschaltet ist. Das automatisierte Schaltgetriebe 3 wandelt Drehzahlen und Drehmomenten und stellt das Zugkraftangebot des Verbrennungsmotors 2 am Abtrieb 4 bereit.
  • Das automatisierte Schaltgetriebe 3 verfügt über eine Getriebeeingangswelle 5 und eine Getriebeausgangswelle 6. Der Verbrennungsmotor 2 ist über eine Trennkupplung 7 an die Getriebeeingangswelle 5 koppelbar.
  • Bei geöffneter Trennkupplung 7 ist der Verbrennungsmotor 2 von der Getriebeeingangswelle 5 abgekoppelt. Bei geschlossener Trennkupplung 7 hingegen ist der Verbrennungsmotor 2 an die Getriebeeingangswelle 5 angekoppelt. Die Getriebeausgangswelle 6 steht mit dem Abtrieb 4 in Wirkverbindung.
  • Das automatisierte Schaltgetriebe 3 verfügt über eine Schaltelementgruppe 10 aus mehreren Schaltelementen 11, wobei die Schaltelemente 11 der Schaltelementgruppe 10 von einer Aktuatorik 12 aus ansteuerbar sind, um die Schaltelemente 11 zu schalten, nämlich einzulegen bzw. zu schließen oder auszulegen bzw. zu öffnen. Bei dieser Aktuatorik 12 handelt es sich vorzugsweise um eine pneumatische Aktuatorik 12. Es kann sich auch um eine elektrische Aktuatorik 12 handeln.
  • In das automatisierte Schaltgetriebe 3 sind einerseits eine elektrische Maschine 8 und andererseits eine Ölpumpe 9 integriert. Die elektrische Maschine 8 sowie die Ölpumpe 9 sind dabei in dasselbe Getriebegehäuse integriert wie die Schaltelementgruppe 10. Die elektrische Maschine 8 und die Ölpumpe 9 stehen permanent mit der Getriebeeingangswelle 5 in Wirkverbindung. Dabei kann zwischen die elektrische Maschine 8 und die Getriebeeingangswelle 5 und/oder zwischen die Ölpumpe 9 und die Getriebeeingangswelle 5 eine Übersetzungsstufe geschaltet sein.
  • 1 zeigt weiterhin ein Motorsteuergerät 13 sowie ein Getriebesteuergerät 14. Das Motorsteuergerät 13 steuert und/oder regelt den Betrieb des Verbrennungsmotors 2. Das Getriebesteuergerät 14 steuert und/oder regelt den Betrieb des automatisierten Schaltgetriebes 3. Hierzu tauschen die beiden Steuergeräte 13, 14 gemäß den gestrichelten Doppelpfeilen einerseits mit dem Verbrennungsmotor 2 und dem automatisierten Schaltegetriebe 3 sowie andererseits untereinander Daten aus.
  • Wie bereits ausgeführt, sind die elektrische Maschine 8 und die Ölpumpe 9 beide permanent an die Getriebeeingangswelle 5 gekoppelt. Über die Ölpumpe 9 kann ein Getriebeölstrom bereitgestellt werden, um die Schaltelementgruppe 11 zu kühlen und zu schmieren. Dieser von der Ölpumpe 9 bereitgestellte Getriebeölstrom dient auch der Kühlung der elektrischen Maschine 8. Schaltelementgruppe 10 und elektrische Maschine 8 nutzen demnach denselben Kühlkreislauf zur Kühlung.
  • Die Aktuatorik 12, die der Ansteuerung der Schaltelemente 11 der Schaltelementgruppe 10 dient, ist unabhängig von der Ölpumpe 9. Der von der Ölpumpe 9 bereitgestellte Getriebeölstrom dient demnach nicht der Schaltung der Schaltelemente, um die Schaltelemente zu schließen bzw. zu öffnen. Hierzu verfügt das automatisierte Schaltgetriebe 3 über die von der Ölpumpe 9 unabhängige Aktuatorik 12.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, im Stillstand des Kraftfahrzeugs die Ölpumpe 9 von der elektrischen Maschine 8 aus anzutreiben, um die elektrische Maschine 8 im Stillstand des Kraftfahrzeugs über den dann von der Ölpumpe 9 bereitgestellten Getriebeölstrom zu kühlen. Sollte vor der Stillstandsphase des Kraftfahrzeugs die elektrische Maschine 8 intensiv genutzt worden sein und demnach eine relativ hohe Temperatur aufweisen, so kann mit der Erfindung sichergestellt werden, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs die elektrische Maschine 8 gekühlt werden kann.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs, dann, wenn der Verbrennungsmotor 2 bei geöffneter Trennkupplung 7 von der Getriebeeingangswelle 5 abgekoppelt ist, und dann, wenn das Schaltgetriebe 3 eine Momentübertragung in Richtung auf den Abtrieb 5 unterbricht, da sich dasselbe insbesondere in Neutral befindet, und dann, wenn eine Temperatur der elektrischen Maschine 9 größer als ein Grenzwert ist, und dann, wenn eine Temperatur des Getriebeöls kleiner als die Temperatur der elektrischen Maschine 8 ist, die Ölpumpe 9 des automatisierten Schaltgetriebes 3 von der elektrischen Maschine 8 aus anzutreiben, um so die elektrische Maschine 8 über den von der Ölpumpe 9 bereitgestellten Getriebeölstrom im Stillstand des Kraftfahrzeugs zu kühlen.
  • Die Drehzahl der elektrischen Maschine 8, mit welcher dieselbe dann betrieben wird, wird vorzugsweise abhängig von der Temperatur der elektrischen Maschine 8 und/oder abhängig von der Temperatur des Getriebeöls bestimmt, vorzugsweise abhängig von beiden Temperaturen.
  • Je höher dabei die Temperatur der elektrischen Maschine 8 ist, umso höher wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 8 gewählt, um einen ausreichend hohen Getriebeölstrom zur Kühlung der elektrischen Maschine 8 bereitzustellen.
  • Ferner wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 8 vorzugsweise abhängig von einer Differenz zwischen der Temperatur der elektrischen Maschine 8 und der Temperatur des Getriebeöls bestimmt. Je geringer diese Differenz ausfällt, je geringer also die Differenz zwischen der Temperatur der elektrischen Maschine 8 und der Temperatur des Getriebeöls ist, desto höher wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 8 gewählt, um ausreichend Wärme von der elektrischen Maschine 8 über den Getriebeölstrom abführen zu können.
  • Wird bei dem obigen Verfahren festgestellt, dass die Temperatur der elektrischen Maschine 8 kleiner als der Grenzwert wird, oder dass die Temperatur des Getriebeöls größer als die Temperatur der elektrischen Maschine 8 wird, so wird das erfindungsgemäße Verfahren beendet. Es ist dann nicht mehr erforderlich oder sinnvoll, im Stillstand des Kraftfahrzeugs die Ölpumpe 9 ausgehend von der elektrischen Maschine 8 anzutreiben, da entweder eine Kühlung der elektrischen Maschine 8 nicht mehr erforderlich ist oder das Getriebeöl aufgrund seiner Temperatur nicht geeignet ist, die elektrische Maschine 8 zu kühlen.
  • Wie bereits ausgeführt, betrifft die Erfindung den Anwendungsfall eines Kraftfahrzeugs mit einem automatisierten Schaltgetriebe 3, bei welchem die elektrische Maschine 8 und die Ölpumpe 9 gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Übersetzungsstufe permanent an die Getriebeeingangswelle 5 gekoppelt sind. Bei dem automatisierten Schaltgetriebe 3 sind die elektrische Maschine 8 und die Ölpumpe 9 beide in das Schaltgetriebe 3 integriert, wobei die elektrische Maschine 8 und die Schaltelemente 11 des automatisierten Schaltgetriebes 3 beide von dem von der Ölpumpe 9 bereitgestellten Getriebeölstrom gekühlt werden. Dieser Getriebeölstrom dient nicht der Schaltung der Schaltelemente 11 sondern lediglich der Kühlung und Schmierung derselben.
  • Vorzugsweise wird die Erfindung dann genutzt, wenn das Kraftfahrzeug an einer roten Ampel zum Beispiel unter Ausnutzung einer Start-Stopp-Automatik des Verbrennungsmotors 2 steht.
  • Die Erfindung kann auch beim oder nach Abstellen des Kraftfahrzeug genutzt, wobei die elektrische Maschine 8 dann im Stillstand des Kraftfahrzeugs bei stillgesetztem Verbrennungsmotor 2 vorzugsweise so lange zum Antreiben der Ölpumpe 8 angesteuert wird, bis die Temperatur der elektrischen Maschine 8 kleiner als der Grenzwert oder eine vorgegebene Abstelltemperatur wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben eines automatisierten Schaltgetriebes 3, welches eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren steuerungsseitig auszuführen. Bei diesem Steuergerät handelt es sich vorzugsweise um das Getriebesteuergerät 14. Das erfindungsgemäße Steuergerät steuert die elektrische Maschine 8, die in das automatisierte Schaltgetriebe 3 integriert ist, über eine Datenschnittstelle an, um dieselbe mit einer definierten Drehzahl zu betreiben. Dann, wenn sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet, steuert das erfindungsgemäße Steuergerät die elektrische Maschine 8 zum Antreiben der Ölpumpe 9 an, um die elektrische Maschine 8 im Stillstand des Kraftfahrzeugs zu kühlen, und zwar vorzugsweise dann, wenn die Temperatur der elektrischen Maschine 8 größer als ein Grenzwert ist, wenn die Temperatur des Getriebeöls kleiner als die Temperatur der elektrischen Maschine 8 ist, wenn der Verbrennungsmotor 2 vom Getriebe 3 abgekoppelt ist, und wenn das automatisierte Schaltgetriebe 3 eine Neutralstellung einnimmt. Über die Datenschnittstelle kann das Steuergerät mit weiteren baugruppen Daten austauschen, zu, Beispiel mit Temperatursensoren, welche die Temperatur des Getriebeöls und die Temperatur der elektrischen Maschine erfassen. Das erfindungsgemäße Steuergerät verfügt weiterhin über einen Prozessor zur Datenverarbeitung und einen Speicher zur Datenspeicherung. Zum Betrieb der elektrischen Maschine 8 bestimmt das Steuergerät, nämlich der Prozessor, die Drehzahl der elektrischen Maschine 8 auf die oben beschriebene Art und Weise.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    automatisiertes Schaltgetriebe
    4
    Abtrieb
    5
    Getriebeeingangswelle
    6
    Getriebeausgangswelle
    7
    Trennkupplung
    8
    elektrische Maschine
    9
    Ölpumpe
    10
    Schaltelementgruppe
    11
    Schaltelement
    12
    Aktuatorik
    13
    Motorsteuergerät
    14
    Getriebesteuergerät

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor (2) und mit einem zwischen den Verbrennungsmotor (2) und einen Abtrieb (4) geschalteten, automatisierten Schaltgetriebe (3), wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine mehrere Schaltelemente (11) aufweisende Schaltelementgruppe (10) aufweist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine Ölpumpe (9) und eine elektrische Maschine (8) aufweist, die beide in das automatisierte Schaltgetriebe (3) integriert und an eine Getriebeeingangswelle (5) des automatisierten Schaltgetriebes (3) gekoppelt sind, wobei die Ölpumpe (9) zur Kühlung der Schaltelementgruppe (10) und zur Kühlung der elektrischen Maschine (8) einen Getriebeölstrom bereitstellt, wobei die Schaltelemente (11) der Schaltelementgruppe (10) über eine von der Ölpumpe (9) unabhängige Aktuatorik ansteuerbar und schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs die Ölpumpe (9) von der elektrischen Maschine (8) aus angetrieben wird, um die elektrische Maschine (8) im Stillstand des Kraftfahrzeugs zu kühlen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs dann, wenn der Verbrennungsmotor (2) von der Getriebeeingangswelle (5) abgekoppelt ist, und dann, wenn das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine Momentübertragung in Richtung auf den Abtrieb (5) unterbricht, und dann, wenn eine Temperatur der elektrischen Maschine (8) größer als ein Grenzwert ist, und dann, wenn eine Temperatur des Getriebeöls kleiner als die Temperatur der elektrischen Maschine (8) ist, die Ölpumpe (9) von der elektrischen Maschine (8) aus angetrieben wird, um die elektrische Maschine (8) im Stillstand des Kraftfahrzeugs über den Getriebeölstrom zu kühlen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte Schaltgetriebe (3) die Momentübertragung in Richtung auf den Abtrieb (4) dann unterbricht, wenn das automatisierte Schaltgetriebe (3) in Neutral überführt ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine (8) für den Antrieb der Ölpumpe (9) abhängig von der Temperatur der elektrischen Maschine (8) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine (8) umso höher gewählt wird, je höher die Temperatur der elektrischen Maschine (8) ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine (8) für den Antrieb der Ölpumpe (9) abhängig von der Temperatur des Getriebeöls bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine (8) für den Antrieb der Ölpumpe (9) abhängig von einer Differenz zwischen der Temperatur der elektrischen Maschine (9) und der Temperatur des Getriebeöls bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine (8) umso höher gewählt wird, je geringer die Differenz zwischen der Temperatur der elektrischen Maschine (8) und der Temperatur des Getriebeöls ist.
  9. Steuergerät zum Betreiben eines automatisierten Schaltgetriebes (3), wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine mehrere Schaltelemente (11) aufweisende Schaltelementgruppe (10) aufweist, wobei das automatisierte Schaltgetriebe (3) eine Ölpumpe (9) und eine elektrische Maschine (8) aufweist, die beide in das automatisierte Schaltgetriebe (3) integriert und an eine Getriebeeingangswelle (5) des Schaltgetriebes (3) gekoppelt sind, wobei über die Ölpumpe (9) zur Kühlung der Schaltelementgruppe (10) und zur Kühlung der elektrischen Maschine (8) ein Getriebeölstrom bereitstellbar ist, wobei die Schaltelemente (11) der Schaltelementgruppe (10) über eine von der Ölpumpe (9) unabhängige Aktuatorik ansteuerbar und schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät im Stillstand des Kraftfahrzeugs die elektrische Maschine (8) zum Antreiben der Ölpumpe (9) ansteuert, um die elektrischen Maschine (8) im Stillstand des Kraftfahrzeugs zu kühlen.
  10. Steuergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 steuerungsseitig auszuführen.
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